Como aumentar distância de receptor 433MHz

[Valdir Tech]

Tenho um projeto que consigo por volta de 50m com os módulos rxb18 (foto1), mas quando fiz nova placa com os componentes soldados (foto2) consigo somente 25m. Sabem dizer o que preciso melhorar na placa?

 

 

[.if]

Legal você mesmo tentar projetar tal placa. A dica que te daria era não se basear no exato layout da original mas sim copiar exatamente igual.. mas agora já era. Layout em alta frequência é crítico mesmo. Só um detalhe.. não estou vendo o desenho da antena no seu layout. Se estiver atrás daquela malha de gnd pode estar sendo suprimido a r.f. O tamanho e forma da trilha antena também influencia enormemente na eficiência.

 

Em tempo... pra variar ainda esta semana estava a pensar sobre a dificuldade em se projetar sistemas de satélite a GHz nos anos 60... ainda a válvula. E aí Paulão como cefêz? Teve ajuda de meu filho?

[Valdir Tech]

@.if obrigado pelo feedback... para contextualizar, não fiz exatamente igual porque:

- (1) a fábrica que montará as placas tem preferência de 0806;

- (2) pelo q pesquisei os pontos que eu teria que seguir primordiais seriam:

- (2.1) tamanho da antena (17,3cm para 433Mhz), considerando este comprimento após o 90º (foto1).... O circuito copiei deste manual do SYN531 (https://datasheet.lcsc.com/szlcsc/1811141751_Synoxo-SYN531R_C77785.pdf)

- (2.2) não fiz plano terra abaixo, então não sei se perdi algum ganho direcional com isso pra tentar ganhar omni-direcional;

 

[.if]

Entendi.. você incorporou o módulo no seu circuito. O detalhe do 90° que você destacou é importante. Pra rf uhf curva suave é mais interessante. (se bem que já vi bluetooth toda quadrada) Penso que o tamanho 17,3cm deve ser a partir do L1 mas não sou do ramo.

Ok você se baseou no circuito mas devia tomar como base também o layout. No dele parece que foi prevista antena.

Tenta cortar a trilha da antena principalmente a paralela com o gnd. De novo, se for refazer o layout, baseie-se na placa módulo ou alguma que você achar na net.

[alexandre.mbm]

Em 01/06/2023 às 11:35, Valdir Tech disse:

- (2.1) tamanho da antena (17,3 cm para 433 MHz), considerando este comprimento [como sendo] após o 90º ([mostrado na] foto 1)

 

Pode compartilhar conosco as fontes de informação para tal conclusão? Seria particularmente interessante também conhecermos mais dos critérios para o "desenho" (o formato, traço, propriamente dito) da antena.

[MOR_AL]

Bom. 

Eu projetei um receptor super-regenerativo há alguns anos. 

Consegui cerca de 10 metros, pois não usei o pré-amplificador no estágio de entrada.

Com o pré-amplificador a distância seria maior.

O maior problema foi conseguir a sintonia entre o transmissor e o receptor. Tinha um trimmer no receptor, que fazia a sintonia.

Ocorre que a frequência sintonizada, tanto no transmissor, como no receptor, variavam com o tempo. 

A variação era devido a tensão de alimentação que alterava a corrente nos transistores e com isso a capacitância intereletródica (no Tx e no RX)...

Devido a variação da temperatura (Tx e RX)...

Devido aos capacitores de sintonia não possuírem coeficiente negativo com a temperatura, o que reduziria a variação na sintonia com a temperatura.

Se quiser fiz até uns vídeos sobre o assunto, mas como não fiz o pré-amplificador e devido às variações e dificuldades na sintonia, parei com o projeto.

MOR_AL

 

[Andreas Karl]

Em 02/06/2023 às 21:36, alexandre.mbm disse:

Em 01/06/2023 às 11:35, Valdir Tech disse:

tamanho da antena (17,3 cm para 433 MHz), considerando este comprimento [como sendo] após o 90º ([mostrado na] foto 1)

 

Pode compartilhar conosco as fontes de informação para tal conclusão? Seria particularmente interessante também conhecermos mais dos critérios para o "desenho" (o formato, traço, propriamente dito) da antena.

Bom, o tamanho da antena tem a ver com o comprimento de onda (o que você provavelmente já sabia) , velocidade da luz 300.000 ou mais precisamente 299792/ 433000 = 0,69236 metros / 4 = 0,1731 metros ou seja, uma antena de 1/4 de onda. 

Chutando o resto com uma boa chance de acerto:

o detalhe dos 90 graus eu não sabia mas eu lembro que para evitar interferências ao maximo  a fonte delas deve ficar a 90 graus da antena do receptor. Pelo que foi dito a trilha que está antes dos 90 graus não influencia no tamanho da antena. 

 

Quanto ao traço acredito que a espessura não importa muito, mas é sabido que a energia prefere sair (e entrar) pelas  pontas (que nesse caso são formadas por ângulos definidos), como exemplo para-raios. Portanto fazer curvas suaves, arredondadas e sem ângulos permite o RF sair por igual. Já li que as trilhas das placas dos computadores modernos não são  feitas por impressão de tinta sobre o cobre e posterior corrosão. Motivo: nesse processo as bordas das trilhas ficam com um ângulo vivo, o que é um tipo de ponta e devido às altas frequências envolvidas vão aumentar a interferência de uma trilha sobre outra.  Depositando o cobre sobre a placa num processo químico ou eletroquímico ( não lembro qual) as bordas das trilhas ficam arredondadas. 

[alexandre.mbm]

@Andreas Karl , deve haver também explicação para ser essa linha que se dobra lado-a-lado, preenchendo como que um quadrilátero, no final, saindo a ponta. Foi a isso que chamei traço, desenho, formato.

 

Na literatura sobre antenas deve ter a explicação. Exemplos. O fato é que módulos bluetooth e wifi nos 2.4 GHz tem sempre se assemelhado "artisticamente". Mas agora estamos diante de um projeto 433 MHz com antena na placa. Para mim é novidade, e eu esperava uma distinção clara de projetos 2.4 GHz.

 

Vejamos três exemplos:

 

2.4 GHz – exemplo 1

 

 

2.4 GHz – exemplo 2

 

 

Exemplo 3, dual-band

 

Teríamos aqui duas antenas em uma? Percebam a diferença no traço antes e depois da bifurcação.

 

A característica decisiva é o comprimento?

[.if]

11 horas atrás, alexandre.mbm disse:

A característica decisiva é o comprimento?

Esta é uma área r.f. obscura pra meros mortais como nós. Alguém definiu que aquele é o formato mais eficiente de  trilha e ponto final... pra mim. Mas de fato o tamanho é o ponto chave.

Me fez lembrar ... quando vi o tamanho de uma antiga antena parabólica analógica... é bem grande né? Mas de fato a antena propriamente dita é pouco maior que um palito. E o pior: nem encosta no circuito receptor

[MOR_AL]

2 horas atrás, .if disse:

E o pior: nem encosta no circuito receptor

Nos bons tempos de faculdade (1974), um colega de curso de minha classe dez um oscilador simples em UHF. Tinha apenas um transistor daqueles pequenos. Ele fez uma pequena espira e colocou na entrada de um super osciloscópio à cerca de 1m do oscilador. Na tela podia-se ver um fraco nível de sinal do oscilador. Daí ele pegou uma chapa metálica, que tinha à disposição e moveu-a próximo ao conjunto. Para nossa surpresa, o nível de sinal aumentou consideravelmente. Parecia como um espelho refletindo a luz para a espira.

MOR_AL

[aphawk]

37 minutos atrás, MOR_AL disse:

Daí ele pegou uma chapa metálica, que tinha à disposição e moveu-a próximo ao conjunto. Para nossa surpresa, o nível de sinal aumentou consideravelmente. Parecia como um espelho refletindo a luz para a espira.

 

Essa placa agiu como um refletor. Esse fenômeno é muito usado nas antenas direcionais, como as Yagis e quadras-cúbicas.

 

Paulo

[alexandre.mbm]

3 horas atrás, .if disse:

Alguém definiu que aquele é o formato mais eficiente de trilha e ponto final... pra mim.

 

Mas o arrazoado está registrado por aí, em algum livro, artigo ou patente.

 

Aliás, pode nem ter a justificativa. Mas ao menos os testes, as apalpadelas no escuro, devem estar comentados em algum lugar.

 

Ou temos a sentença deixada por ETs.

[aphawk]

7 minutos atrás, alexandre.mbm disse:

 

Mas o arrazoado está registrado por aí, em algum livro, artigo ou patente.

 

Aliás, pode nem ter a justificativa. Mas ao menos os testes, as apalpadelas no escuro, devem estar comentados em algum lugar.

 

Ou temos a sentença deixada por ETs.

 

Essas antenas em PCB são altamente otimizadas, poucos tem o conhecimento e isso vale ouro ...

 

Paulo

[alexandre.mbm]

1 hora atrás, aphawk disse:

vale ouro ...

 

Se não foi ETs nem militares, há muita chance de não estar em cofre. Pode estar entre os acadêmicos ou em patentes. Também pode estar em cofre, sem interessar aos copiadores pragmáticos.

 

Update

 

Parece que eu achei uma pepita:

AN91445 - Antenna Design and RF Layout Guidelines

 

Curiosidade: esta é uma antena SMD de 4G/5G.

[aphawk]

@alexandre.mbm ,

 

Se fosse tão simples ... o mundo da telecomunicação seria bem mais simples !

 

Na bancada a teoria é totalmente outra, meu amigo .... Muitos desses produto não usam apenas dual layer, e sim, multilayer , nos layers internos tem traços de cobre que agem como capacitores, indutores, diretores ou refletores,  e a gente apenas olhando não sabe o porque que o troço funciona tão bem, e o que fazemos fica inferior .....

 

Querer encontrar o segredo disso é algo muito difícil.

 

Paulo

 

 

[alexandre.mbm]

1 hora atrás, aphawk disse:

Querer encontrar o segredo disso é algo muito difícil.

 

Com certeza. Mas eu vejo (@Valdir Tech) que na Internet já há muita coisa. Fórmulas¹ para cálculos de dimensões. Sugestões de traço. Orientações gerais para o projeto de PCBs. Simuladores de antenas! O ponto de partida é identificar as palavras-chave e se debruçar sobre "os segredos que não são mais segredo".

 

A disposição para estudar é o mínimo que se espera de quem queira projetar algo.

 

(1): menciona ligeiramente três tipos de antena em PCB: Loop, Patch e Inverted -F.

 

O tutorial "How to Design a PCB Antenna for 2.4GHz" se atém a dois tipos de antena "quarter wavelength":

 

[.if]

2 horas atrás, aphawk disse:

vale ouro ...

de fato https://www.digikey.com/short/zc8hd9d3

Tive 1 deste https://www.digikey.com/en/products/detail/taoglas-limited/WLA-01/2332704 na palma da mão

 

43 minutos atrás, alexandre.mbm disse:

A disposição para estudar é o mínimo que se espera de quem queira projetar algo.

Até parece que tenho tempo pra isso! Eu prefiro estudar o d.s. de módulo pronto apenas. P.ex. um módulo loRa é bem fácil de entender e conversa a quilômetros

Eu (de fato o cliente) pago o preço dos estudos dos projetistas do módulo

[alexandre.mbm]

14 minutos atrás, .if disse:

Até parece que tenho tempo pra isso!

 

14 minutos atrás, .if disse:

Eu (de fato o cliente) pago o preço dos estudos dos projetistas do módulo.

 

São camadas. É claro que eu me referi aos requisitos teóricos para a camada.

 

Estamos em um tópico de projeto de módulo.

[.if]

 

26 minutos atrás, alexandre.mbm disse:

Estamos em um tópico de projeto de módulo

..o que não nos impede de expor pontos de vista práticos daqui de fora. Muitas bocas pra comer.. alguém tem que trabalhar nesta casa.

 

 

[aphawk]

1 hora atrás, .if disse:

P.ex. um módulo loRa é bem fácil de entender e conversa a quilômetros

 

Para usar precisa colocar uma antena externa ao módulo..... e claro, depende dela o alcance... O Módulo tem o transmissor e o receptor, mas não tem a antena justamente para sobrar o problema ao usuário kkkkkk !

 

Paulo

[.if]

Solda um arame e tá tudo certo

48 minutos atrás, aphawk disse:

colocar uma antena externa ao módulo.

 

Em 01/06/2023 às 00:15, Valdir Tech disse:

consigo somente 25m.

Algo me diz que deve dar mais que isso

[aphawk]

@.if ,

 

Essa anteninha é o fim do mundo kkkkk

 

No projeto do @Valdir Tech , ele está tentando colocar a antena no pcb. Se reparar bem, esses módulos não costumam ter antenas internas, eles sempre tem um terminal para ligar uma antena externa.

 

Se for tentar colocar uma antena para 433 MHz no PCB, aí começa a briga ....

 

1- Tem de acoplar as impedâncias da antena e do CI usado. Não basta apenas calcular 1/4 de onda, e ficar serpenteando para ter o comprimento da antena, pois esse formato altera completamente as indutâncias e capacitâncias entre os traços. Basta ter um desacoplamento com SWR tipo 5.0 ou maior e adeus alcançe.

 

2 - Tem de usar as antenas de maior rendimento, que tem um acoplamento derivador geralmente ligado ao terra, dos tipos mostrados pelo @alexandre.mbm  alguns posts acima :

 

4 horas atrás, alexandre.mbm disse:

 

 

 

 

 

O inferno são os cálculos envolvidos, eu nem sei por onde começar sem ter de ler um baita monte de teorias novas para mim.

 

Como eu já disse umas duas vezes, isso é bem complicado para se fazer um layout.

 

Paulo

[Valdir Tech]

@aphawk opa tocou num ponto que creio que tenhamos que calcular aqui.

(1) impedância + SWR (não só seguir os indutores e capacitores sugeridos no datasheet do SYN531)... (2) plano terra... e (3) testes e + testes

[alexandre.mbm]

Em 05/06/2023 às 20:19, alexandre.mbm disse:

deve haver também explicação para ser essa linha que se dobra lado-a-lado, preenchendo como que um quadrilátero, no final, saindo a ponta

 

10 horas atrás, alexandre.mbm disse:

AN91445 - Antenna Design and RF Layout Guidelines

 

Essa application note da Cypress Semiconductor Corporation parece ter partes replicadas Internet afora, e suas ilustrações, onde quer que se queira saber algo dessas antenas. Particularmente atrativas aos olhos são as páginas 10, 14 e 15.

 

Isso me lembra aquelas publicações caras, de tipo enciclopédico e impressões coloridas, que não ensinam muito mas que apontam o que deve ser garimpado na biblioteca (para aprofundamento).

[aphawk]

@Valdir Tech,

 

E principalmente esse documento que o @alexandre.mbm colocou acima !

 

Sou radioamador, já penei bastante com meu sistema de Uhf a 440 MHz.... Com antenas da dimensão de 1 metro a coisa já ė bem complicada, uma briga para termos ganho nas antenas comerciais que não funcionam como deveriam.... Imagine agora em antenas da ordem de centímetros, olhou feio para ela já não vai funcionar kkkk

 

Paulo