Consideraciones y limitaciones del diseño del plano de tierra de la antena GPS

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Tengo un diseño de PCB que incorpora una unidad de GPS. Estoy buscando refinar la PCB, y estoy tratando de eliminar la larga longitud del cable, la ocupación de espacio dentro de mi caja, el consumo de corriente y los problemas de confiabilidad que he experimentado al usar una antena GPS externa. Me gustaría que mi nuevo diseño de PCB incorpore una antena de parche GPS de cerámica directamente en la propia PCB.

Tengo un poco de bienes raíces de PCB que se enfrentarán al cielo una vez que se instalen en su gabinete. Espero que el gabinete en sí no bloquee demasiado las señales del GPS, ya que está hecho de plástico de aproximadamente 3 mm de espesor.

Sé que para que una antena de parche de cerámica sea efectiva, necesito colocar un plano de tierra debajo de ella. Estoy planeando asignar un plano de tierra de 40 mm x 40 mm debajo de la antena parcheada, pero me pregunto esto:

¿Puedo tener una parte del plano de tierra de la antena ubicado debajo de otra PCB pequeña que se monta en la parte superior de la PCB con el plano de tierra sobre ella?

Vea la siguiente imagen:

Aquíestánlasespecificacionesparaelhardwarequeestoyproponiendo:

Elplanodetierradelaantena

-PCBtieneungrosorde1ozporpiecuadrado(1.37mm)

- módulo GSM / GPS SIM908 de SimCom

- YAGEO ANT1818B00DT1516S antena de parche GPS

También, una pregunta bastante nueva:

¿Conecto el plano de tierra de la antena a la tierra de toda la PCB? Si es así, ¿dónde debería hacerse esta conexión?

    
pregunta macdonaldtomw

1 respuesta

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  • Estoy planeando asignar un plano de tierra de 40 mm x 40 mm debajo de la antena de parche

Tenga en cuenta que la hoja de datos ANT1818B00DT1516A especifica un plano de tierra de 50 mm x 50 mm debajo de la antena del parche.

Si el plano de tierra es más grande o más pequeño, habrá efectos en el rendimiento general de la antena. Puede leer más en esta nota de la aplicación Maxtenna . Establece:

  

Cuando el tamaño del plano de tierra cambia la frecuencia de resonancia del parche, donde la coincidencia es óptima, también cambia.

Entonces, si su plano de tierra es demasiado pequeño (o demasiado grande), la frecuencia de resonancia cambiará, esencialmente desafinándolo desde 1575.42MHz y haciéndolo menos sensible.

En el gráfico a continuación, puede ver la frecuencia central que varía hasta 40Mhz cuando el plano de tierra es demasiado pequeño, el ancho de banda total también se reduce. La ganancia se reduce en ~ 20dBic, que se puede ver en la nota de la aplicación.

  • ¿PuedotenerunapartedelplanodetierradelaantenaubicadodebajodeotraPCBpequeñaqueestámontadaenlapartesuperiordelaPCBconelplanodetierraenella?

Sí,estofuncionará,perotambiénreducirálasensibilidad.Loidealesquedeseeunáreasinobstruccionesalrededordelaantena.

Sinembargo,existenmuchosdispositivoscomercialesquetienencajasmuydensamenteempaquetadas,amenudoconunapantallaenlapartesuperior.ConsidereelGarminNuviacontinuación:

Notará que no hay espacio para un plano de tierra grande sobre la antena y que la pantalla está en el otro lado de la PCB. Sin embargo, es probable que se hayan probado varias antenas de parches diferentes antes de que los dispositivos se produjeran en masa, por lo que no es directamente comparable con su escenario.

Si desea una PCB pequeña, considere montar la antena GPS en el lado opuesto de la placa a la pantalla. Permitiendo el tamaño correcto del plano de tierra y probarlo. Es posible que se sorprenda de lo bueno que es el receptor GPS.

  • ¿Conecto el plano de tierra de la antena al suelo de toda la PCB?

No. El plano de tierra es solo para la antena de parche de GPS y está separado del resto de su PCB. No debe conectarlo a ninguna otra parte de su PCB.

Como nota aparte, debe considerar la alimentación de la antena. Debe ejecutarse en el lado opuesto de la PCB e idealmente la impedancia debe ser ajustada a 50 ohmios. Es probable que esto no importe para una pequeña cantidad de tableros de pasatiempos, pero puede ser importante para un sistema de alto rendimiento, ya que el GPS funciona a ~ 1.5 Ghz, que probablemente se verá afectado en el PCB FR4 estándar.

    
respondido por el David

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