نکته مهم درباره طراحی PCB مسیر آنتن ماژول های GSM و GPS

نکات طراحی PCB مناسب برای آنتن ماژول های GSM و GPS
نوشته شده توسط

با سلام خدمت همه دوستان و همراهان گرامی مایکروالکام. در طراحی PCB سیستم هایی که در آنها از ماژول های GSM یا GPS استفاده شده است، جانمایی و طراحی مسیر کانکتور آنتن از اهمیت بسیار بالایی برخودار است. اگر در طراحی این سیستم ها، بخش کانکتور آنتن به خوبی طراحی نشده باشد، باعث افت شدید بازده آنتن دهی و حتی در مواردی آسیب به طبقات خروجی ماژول نیز شود. پس برای آگاهی از جانمایی صحیح و مسیر کشی اصولی آ‌نتن با من تا انتهای مطلب همراه باشید. همچنین شما میتونید سایر مطالب من رو از این لینک مطالعه و بررسی کنید.


طراحی مسیر آنتن روی PCB

اولین قدم در طراحی صحیح بخش کانکتور آنتن، انتخاب محل کانکتور و ماژول می باشد. بهترین محل کانکتور آنتن، در لبه های برد اصلی و دور از بخش های تغذیه سوییچینگ، سیمکارت و بخش صوتی می باشد. با در نظر گرفتن این سه ویژگی، محل مجاز کانکتور آ‌نتن در هر بردی به صورت تقریبی مشخص می‌شود.

محل قرار گرفتن ماژول را باید به گونه ای انتخاب نمود که پد آنتن ماژول تا پد کانکتور آنتن با کوتاه ترین مسیر و خط مستقیم وصل شود. برای درک بهتر این موضوع، به تصویر زیر دقت فرمایید:

محل صحیح قرار گیری کانکتور آنتن ماژول SIM800
محل مناسب قرار گیری کانکتور آنتن ماژول SIM800

در این چیدمان، یکی از بهترین حالت های مسیرکشی بین ماژول و آنتن انجام شده است. یعنی مسیر بسیار کوتاه و مستقیم. اگر در زمان چیدمان قطعات، این نکته مهم را مد نظر قرار دهیم، از بسیاری از چالش های این قسمت جلوگیری می‌شود.

چالش مهم

اگر به هر دلیلی مجبور شدیم ماژول را در موقعیت دیگری قرار دهیم، باید به این نکته توجه ویژه داشته باشیم که از آنجایی که در مسیر بین ماژول و آنتن سیگنال های فرکانس بالا جریان دارند، تا جایی که ممکن است از تغییر پهنای مسیر اجتناب شود.

این مساله باعث ایجاد موج برگشتی در مسیر آنتن شده و مشکلاتی مانند افزایش توان برگشتی از آنتن و کاهش بازده آنتن دهی را به وجود می آورد. ممکن از این سوال در ذهن شما به وجود بیاید که اگر ما کل مسیر آنتن را با یک پهنای ثابت سیم کشی کنیم، مشکل حل می شود؟ باید گفت لزوما خیر! برای بررسی دقیق این موضوع، به مسیر زیر دقت فرمایید:

مسیر مسی مربوط به آنتن
مسیر مسی مربوط به آنتن

در این تصویر، کل مسیر با ترک 1 میلیمتر کشیده شده است. اما همانطور که مشاهده می کنید، پهنای مسیر در منطقه شماره 2 قدری بیشتر از 1 میلیمتر شده است. این تغییر پهنای مسیر، باعث ایجاد موج برگشتی و مشکلاتی که قبلا ذکر شد می‌شود.

برای اینکه این تغییر پهنا رخ ندهد، باید در جاهایی که مسیر آنتن نیاز به تغییر زاویه دارد، از گوشه های خمیده منحنی شکل استفاده کرد. در این صورت، در طول پیچ خوردن مسیر، تغییر پهنا نخواهیم داشت. به عنوان مثال، در تصویر زیر از این روش برای مسیر کشی بین ماژول و آ‌نتن استفاده شده است.

ترک منحنی برای اتصال کانکتور آنتن ماژول GSM/GPS
ترک منحنی برای اتصال کانکتور آنتن ماژول GSM/GPS

در این روش، هر چه شعاع گردش مسیر بیشتر باشد، بهتر است. و ترجیحا از 3 برابر پهنای مسیر آ‌نتن کمتر نشود. به عنوان مثال، اگر پهنای مسیر آ‌نتن 1 میلیمتر است، شعاع خم گوشه مسیر بیش از 3 میلیمتر در نظر گرفته شود.


نکات طراحی مسیر آنتن

در بردهایی که شامل ماژول های GSM و GPS هستند، طراحی بخش آنتن و خط انتقال سیگنال RF از کانکتور به ماژول، از اهمیت بالایی برخوردار است. این امر در حقیقت می‌تواند به بهبود آنتن دهی سیستم کمک شایانی کند.

برای اینکه طراحی خوب و بهینه ای در این بخش داشته باشیم، باید نکات متعددی مانند نکات زیر را مد نظر قرار دهیم.

  • جانمایی مناسب ماژول و کانکتور آ‌نتن
  • کانکتور آ‌نتن کنار لبه برد باشد.
  • محل کانکتور آنتن به دور از تغذیه، سیمکارت و بخش صوتی باشد.
  • محل ماژول به گونه ای انتخاب شود که با کوتاه ترین مسیر و بصورت مستقیم به کانکتور آ‌‌نتن وصل شود.
  • در صورت تغییر زاویه مسیر آ‌‌نتن، از گوشه های خمیده و دایره ای استفاده شده و از گوشه های نوک تیز اجتناب شود.
  • شعاع خم گوشه مسیر، بیش از 3 برابر پهنای مسیر آ‌نتن باشد.

جمع بندی

در این مطلب به نحوه جانمایی درست و نکات مهم در طراحی مسیر آ‌نتن های GSM و GPS در برد هایی که از ماژول هایی مثل GSM استفاده می‌شود بیان شد. رعایت این نکات در طراحی برد های مبتنی بر ماژول های GSM و GPS خیلی مهم است. چرا که رعایت این سری از نکات و تمهیدات لازم در طراحی باعث پایداری و اصولی تر شدن کار می‌شود.

امیدوارم که این مطلب مورد رضایت شما قرار گرفته باشد. چنانچه در این خصوص سوال، نظر و یا اطلاعات و تجربه ای دارید، آن را از قسمت کامنت ها با ما در میان بگذارید تا در اسرع وقت پاسخ داده شود و از تجربیات و اطلاعات شما هم استفاده شود. همچنین ما را در پیج اینستاگرام مایکروالکام دنبال کنید.

۷ دیدگاه برای “نکته مهم درباره طراحی PCB مسیر آنتن ماژول های GSM و GPS

  1. با دروود فراوان خدمت شما
    از مطالبتون ممنونم

    یکی از دوستانی که سالهاست با تخصص مخابرات فعالیت عملی و الکترونیکی داره و خودشون طراح عملی و علمی آنتن هستن گفتن که
    برای ترک آنتن ماژول sim800c بهتره امپدانس ۵۰ اهم رعایت بشه تا بهترین نتیجه رو داشته باشیم

    خب ممکنه در این مورد توضیح بفرمایید که چطور میشه امپدانس رو رعایت کرد ؟؟؟

    1. سلام. وقت بخیر
      تطبیق امپدانس خط انتقال آنتن برای عملکرد صحیح و کاهش موج برگشتی از آنتن بسیار ضروریه.
      برای تنظیم امپدانس خط انتقال روی ۵۰ اهم، چندین پارامتر از جمله ضریب دی الکتریک برد، ضخامت برد، پهنای مسیر آنتن و… در یک سری محاسبات قرار میگیرن تا مقدار امپدانس بدست بیاد.
      برای این کار ابزارهای آنلاین متعددی هستن که رایگان میتونید استفاده کنید. کافیه کلیدواژه های Microstrip impedance calculator رو سرچ کنید.
      موفق باشید.

  2. سلام
    آقا دمت گرم.
    یعنی بدجور مغزم رو درگیر کرده بود، چون بزرگترین مشکلم آنتن دهی بود.
    الان فهمیدم ایراد کارم چیه

    خدا اجرت بده برادر

    1. سلام. وقت بخیر
      باعث خرسندی ما هست. امیدوارم سایر مطالب نیز براتون مفید واقع بشه.
      موفق باشید.

    1. سلام. وقت بخیر
      با تشکر بابت مطالعه مطالب وبلاگ.
      طراحی آنتن های PCB مبحث نسبتا پیچیده ایه.
      اما برای شروع و آشنایی میتونید توی اینترنت سرچ کنید Inverted F GSM Antenna تا با فرمول های طراحی این نمونه آشنا بشید. اما برای اینکه فرکانسهای مرکزی آنتن دقیق Tune شوند و آنتن قابل استفاده باشه، نیاز به تجهیزات اندازه گیری مخابراتی هست که بتونید در نهایت شبکه مچینگ مناسب براش طراحی کنید. چون شرایط مختلفی مثل جنس و ضخامت برد، موقعیت آنتن، موقعیت قطعات کنار آنتن و… روی فرکانس های مرکزی آنتن تاثیر میزاره و باعث میشه ضعیف کار کنه یا حتی برگشت موج سیگنال باعث صدمه دیدن طبقه خروجی ماژول بشه.
      موفق باشید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *