Svenska ElektronikForumet

För länge. länge, länge sedan så räknade jag med Maxwells ekvationer på tekniska högskolan, men idag har jag väl glömt bort det mesta.
Däremot vågrörelseläran om stående vågor och matten m.m. sitter kvar som tur är

Jämförelser av olika antenner:
På den bifogade bilden, jämför jag storleken på TI två IFA och din antenn.
Om jag förstår det hela rätt, så vanligtvis har den minsta antennen kortast räckvidd.
Däremot har de "hopskryklade" Meandered-antennerna mindre bandbredd och svårare att få dessa bra avstämda och det är ju inte så svårt att förstå.
Jag antar att "ANT3" har längst räckvidd, men "ANT2" är lättare att få bra avstämd, så vilken som i praktiken har längst räckvidd är svårt att veta.

Produktcertifieringen i olika länder är ingen rolig historia och ofta kostsam, men det är som det är, men det viktiga är att man är medveten om detta,
Däremot har jag ingen uppfattning om vad det faktiskt kostar. Jobbar man i stora bolag, så ser man oftast inte sådana detaljerade engångskostnader utan har mer fokus på TK (tillverkningskostnad)

Mitt Stepper-PCB kort:
Jag bytte till din PCB-antenn på kretskortet, men den var ca 0.5 mm för hög, så jag flyttade 50% av alla komponenter 0.5mm och gjorde lite justeringar.
Dock så saknas det ett mått på din PCB-antenn som försvann i överkant på bilden (avståndet mellan F-benen), men jag uppskattar att det är ca 3.2 mm.
Via-hålen sitter nu med 1.0 mm mellanrum, istället som tidigare 1.5 mm.
Jag flyttade även in L2 lager kopparkant intill L1's kant och även flyttade in viorna, så att de sitter så nära Cu-kanten som det går.
Jag har sett olika lösningar på detta. L3 är jordplan.
Vissa har "öppna" utrymmet på L2 större än på L1 och sätter viorna i kant på L2, men då sitter viorna en bra bit in på L1's kant.
Andra gör som jag har gjort nu och sätter L1 och L2 kanter precis över varandra och alla vior på kanten på L1 och L2.
Vad är att föredra ?
I layouten har jag nu använt s.k. Teardrops-anslutningar mellan ledare och paddar, så att man slipper vassa vinkelräta "kanter" på HF-ledningarna.
Detta syns särskilt på ESP32 antenn-anslutning, då jag går från 0,25 mm bredd till 1.0 mm.

Jag har äldre modeller av oscilloskop och logikanalysator från Tektronix och HP typ tjockskärm, men de funkar riktigt bra upp till 100 Mhz.
Det jag saknar är en VNA, men jag kommer att köpa en och efter dina förklaringar så blir det i alla fall en budget-modell, så kan jag ha denna för att lära mig lite mera om HF-mätningar.
Bra tips på videon med kabelanslutningarna när du gör HF-mätningar.

För att byta komponenter och särskilt de som inte har "Thermal connection", så brukar jag använda en Heat-plate (20x20cm) som jag har för att förvärma PCB-kortet typ 100 grader, men då bör man inte ha något komponentben som sticker ut på undersidan av PCB-kortet.
Sedan värmer jag på lite extra med värmepistolen på området där jag ska byta komponenten och slutligen tar jag min lödkolv alt. tånglödkolv, och värmer på för att få lossa komponenten.

För de PCB-kort som jag ska göra nu använder jag främst 0603 komponenter för att göra det lite enklare för att byta och modifiera konstruktionerna, men senare i produktion kommer jag gå över helt till 0402.
Tack för tipset att göra paddarna lite längre på 0402-spolarna för att vid byta och kunna komma åt med lödkolven på ett lite bättre sätt.
En stor anledning att jag använder JLCPCB för prototyper eller "Proof of concept" är att jag kan göra flera kretskortsrundor utan att det kostar en förmögenhet, men sedan när det närmar sig volymproduktion, så blir det ju en helt annan kravnivå på allting. Ex krav på dokumentation på alla komponenter osv.
Jag försöker även använda JLCPCB s.k. Basic-komponeter på motstånd och kondensatorer i så stor utsträckning som det går, för annars tillkommer en extra kostnad på $3 per komponenttyp.
Jag har tidigare inte använt JLCPCB för montering av komponenter (assembly), men jag ska prova tillverkning av några PCB-kort därifrån med assembly och se hur väl eller dåligt detta funkar för prototypframtagning. Det verkar dock vara snuskigt billigt att göra två prototyp PCB-kort inkl montering, om man håller sig till standard FR4-PCB-kort och så ofta det går till deras s.k. "Basic"-komponenter.

>Om jag förstår det hela rätt, så vanligtvis har den minsta antennen kortast räckvidd.

Stor fysisk utbredning av en kvartsvågs antenn gynnar vanligen effektivitet. Max räckvidd är ett resultat av (riktgain x effektivitet) som beror mycket av jordplanets utformning.
För att utrycka det enkelt, effektivitet är när mest signal tas emot eller sänds, som ett medelvärde av alla riktningar, Längst räckvidd kan fås genom att passiva strålare på jordplanet samverkar och skapar en uttalad riktverkan på antenn med hög effektivitet.

En naken glödtrådslampa som hänger i sin kabel ger mindre ljus än en LED med samma tillförda effekt men om glödtrådslamapn förses med ett blankt jordplan(ak. reflektor) kan dess ljuskägla i längds utklassa LED-lampan med sämre jordplan i just denna riktningen.

>Jag antar att "ANT3" har längst räckvidd, men "ANT2" är lättare att få bra avstämd, så vilken som i praktiken har längst räckvidd är svårt att veta.

Det är nog tvärs på bägge antagandena men det är rätt oväsentligt.

Alla dessa kvartsvågor blir resonanta när den elektriska längden (ej samma som fysiska längden) är en kvarts våglängd. För antenn i fri space är nästan alltid längden kring 32 mm räknat från bortersta anslutning till spetsen av antennen. På PCB är det alltid mindre längd är 32 mm. Beror på jordplanets utformning , kretskortets glasfiber-tjocklek mm.
Ljusets hastighet i FR4-material är ungefär hälften av vad den är i fri space. Då halva antennen , dvs undersidan av mönstret är i direktkontakt med glasfiber-materialet och ovansidan befinner sej i glasfiberns närfält blir den resonanta längden kortare. Är antennen placerad i en hörna av PCB så blir det mindre andel glasfiber i antennens närfält och antennen tjänar på att låta utbreda sej.

Antenn helt gömd i FR4 på bägge sidor blir i princip resonant för exakt halva storleken relativt vad den blir i fri space.
Halva storleken och hälften av inkommande fotonerna passerar obemärkt.

Bästa längd beror på allt utom antennen i dess närfält. Att tillämpa mått som man vet fungerat på annat PCB för en annan radio med annan impedans blir som att köpa byxor till sej själv med ledning av att man vet att en viss byxstorlek passande någon annan.
De skillnader som då uppstår blir mindre dramatiska om det är en bredbandig antenn, antenn med lägre q-värde. Man utgår ofta från att man tar fram sitt egna matchningsnät som förhoppningsvis förmår att kompensera för skillnaderna i radio, PCB och antenn.

Kostnad för produktcertifieringen beror mycket på vad man kan själv. Ta en sådan sak som FCC. Det är dyrt och misslyckas man pga av t.ex. någon EMI-brist så får man hem och korrigera och betala ny avgift.
Av den anledningen väljer många att ta extrakostnaden att låta ett billigare lokalt lab gör samma mätning som FCC innan man lämnar in apparaten till FCC. Man får chansen att rätta utan att det kostar lika mycket som extra runda till FCC.
Allra billigast blir det om man själv vet vad som efterfrågas och själv kan göra enklare mätningar redan på prototypstadiet för att eliminera eventuellt RF-skräp och att antenn är stabil i olika driftsituationer så inget börjar självsvänga eller ger radion termisk rusning.
Detta sista drabbar rätt mycket elektronik när den åldras. Radion blir överhettad av mismatch och skadas så att den drar ännu mer ström tills i värsta fall blå röken infinner sej.
Exempelvis tidiga handhållna mobiltelefoner kunde bränna sönder sej själva om den yttre antennen lossnade då det gav extrem mismatch så att all utsänd effekt studsade tillbaka in i radion.

>Jag bytte till din PCB-antenn på kretskortet, men den var ca 0.5 mm för hög,

Det finns inga fasta regler om mätt. Det går designa F-antenn som bara är 2 mm hög eller så hög att den bara står rätt ut.
Det som fungera på mitt PCB kommer kan fungera mindre bra på ditt PCB. Det är som med byxorna.

>Via-hålen sitter nu med 1.0 mm mellanrum, istället som tidigare 1.5 mm.
Ser inga vior utefter de andra tre sidorna.


>För att byta komponenter och särskilt de som inte har "Thermal connection", så brukar jag använda en Heat-plate

När man byter komponenter vid antenn-tuning vill man ofta inte flytta några mätkablar något alls och eftersom jag gärna jobbar under mikroskåp är det under mikroskåpet komponentbytet sker.


>För de PCB-kort som jag ska göra nu använder jag främst 0603 komponenter för att göra det lite enklare för att byta och modifiera konstruktionerna, men senare i produktion kommer jag gå över helt till 0402.

Ja om du då använder induktanser i antenn-tuningen är det jobbet i onödan.
En MURATA LQW15 10nH fungerar rätt olika relativt en LQW18.
Induktansen åstadkoms genom att tråd är lindad runt komponentens keramkropp.
Då kropparna är olika stora ger 5 varv olika resultat beroende på kropp.
Då Murata ändå vill ippnå vissa standardvärden vad gäller induktansen så justerar de även keramens egensakper för resp. komponentvärde.
Som du ser i Mauratas datablad ger det olika impedanskurvor och olika SRF för LQW15 10 nH resp LQW18 10nH. Dessa komponenter har olika strökapacitans samt att dess olika stor lödpaddar har kapacitiv koppling till jordplan.

Jag är inte här för att marknadsföra mitt beräkningsprogram och det är nog för tidigt för dej, samt att programmet förväntar sej kunna hämta in live date via GPIB, men i detta programmet kan man se vad som händer om man gör denna typen av förändring, annan komponentstorlek och leverantör. Vad gäller komponentstorleks inverkan på störförluster så gäller det även för kondensatorer i nätet även om kondensatorer generellt är ett mindre bekymmer..

>En stor anledning att jag använder JLCPCB...
Jo jag har gjort mycket på samma sätt, PCBway och JLCPCB är sådant dom fungerar bra utanför Kina. Oavsett om man vill ha monteringsjobb utfört eller ej är det lätt att passa på att köpa komponenterna från LCSC då man kan få det i samma leverans och man ligger prismässigt ofta hyggligt till.

Glöm detta att jaga andras antenner och mått. Det ger som bäst något ungefär.
Jag bryr mej aldrig om sådant. För ett PCB med givet antenn-utrymme för en tryckt antenn tar jag koppartejp och skalpell och formar ett första utkast direkt på PCB. Blir det som tänkt sså fortsätter man fila tills man får impedanskurvorna anpassade efter tänkt närfält.
Får det rum en tvåarmad fullstor dipol med bra avstånd från jordplanet är det ofta bland de bästa alternativen. L-antenn eller rak monopol kan kortas genom bottenspole. Det var precis som man gjorde på 27MHz komradio där man hade en stor bottenspole som emulerade ett 4 meter antenn medans sista metern stack upp från walkie-talkien eller bil-antennen.
Är det riktigt trångt hamnar man ofta på en loopantenn eller någon närbesläktad hybrid.

Då enbart 2.4 GHz är bland det enklaste vad gäller inbyggda antenner så lägger jag sällan mer än en timme på första utkastet samt matchning. Då utkastet är koppartejp så måste det in på gerber och ny prototyp-runda. Därefter en mer ambitiös ommatchning med god kalibrering och repeterbar fotodokumenterad mätuppställning. Resulterande mätresultat sparas då de bli guld-referenser som serieprodukten ska kunna kollas mot. Det inträffa nästan alltid något som får avvikande antenn-egenskaper för en produkt som tillverkas under längre tid eller vid olika fabriker så då måste man kunna se vad som inträffat relativt guld-referensen.

Istället för att leta exakta mått att planka, fundera på varför måtten är som de är,
En IFA t.ex., varför matas den en bit in på antennen när man lika gärna kan mata den i en ände?

Maxwell har en del av svaret, │Ez/Hy│ som ger att rymdens impedans i fjärrfältet är 377 Ohm.
För bästa effektiva överföring av effekt från antenn till rymden ska antennen ha samma impedans. Men hur?
Nu är detta ett påstående om 377 Ohm med många paranteser då det gäller fjärrfältet och antennen befinner sej ju alltid i sitt egna närfält men om vi bortser från detta just nu så är det 377 Ohm som gäller. En IFA bygger på samma ide som en spartransformator, en enkel lindning med mellan.uttag för önskad spänning eller som i detta fallet, en önskad omsättning av radions impedans till 377 Ohm.
Ju närmare jordpinnen man kommer med sitt mellanuttag, ju lägre blir impedansen. Direkt mot jord är det 0 Ohm. Ute i änden på antennen är det 377 Ohm (om det är en god design).
50 Ohm hittar vi vid ca en sjundedel av antennens längd, sett från jord.
Det ger ett enkelt förfarande att grovt hitta passande antennimpedans. Resten tar man med matchningsnätet. De flesta antenner går kombinera med varandra för att ge önskade egenskaper och det kan bli svårt att definiera exakt vilken antenn-typ det är. En sak är t.ex. en dubbel IFA, finns en sådan antenn?
Nedan bild är en sådan eller är det en dipol med balun? Svaret är inte viktigt, det viktiga är att förstå de olika delarna inte är absoluta regler eller dess mått. En antenn som fungerar bäst för just din applikation fungerar kanske uselt på annan plats.
Din bild på "Ant 3", varför denna ledare från jord som kryper alldeles för lågt ovan jordplanet för att stråla bra? En halvvågs dipol, där detta är ena armen, nöra mittmatningen är strömmen som högst. Spänningen är högst i änden på antenn-armen, resp på jordplanet.
Spänningen i änden på antennen lastas av omgivningen på missgynnande sätt
Om man villt korta antennens utsträckning med mindre förluster gör man det nära mitttpinkten på dipolen, eller som här, början på monoplarmen. Precis som man satte antennförkortande spolen i botten på 27MHz antennen i stället för i toppen, som givit sämre antenn.
Därav att man i ANT3 "offrar" lite antenn närmast jord då det kommer stråla ineffektivt nära jord.

På samma sätt har du sett att "toppen" på somliga IFA-varianter leds skrämmande nära jord. Det missgynnar antenneffektivitet men ger bättre impedans att kunna avstämma.
Den typen av antenner är svåra att få bra effektivitet i oavsett matchning men de kan upplevas som stabila. Om något jord/last kommer i antennens närfält påverkas den inte så mycket då den redan är starkt påverkad av jord. I mitt tycke är det ett steg mot 50 Ohms motstånd som antenn.

Inbyggda antenner i sej är inte så svåra att förstå, när man läst grundtankarna kring de vanligaste varianterna. Matematiken kan ibland vara förvillande och ofta beror det på att något rötägg en gång i tiden räknade fel men justerade så det skulle bli rätt och skrev en bok om det.
Samma med vissa uttryck. dB är är relativa uttryck, 0 dB för en förstärkare ger samma signalnivå ut som insignalen. Negativa värden är dämpning och positiva värden är förstärkning.
Ett vanligt uttryck i antennerna värld är "return loss". Beskriver hur stor förlusten är av den till antennen tillförda effekten som då återvänder till radio-sändaren.
"Loss" är förlust. Många skriver om detta som ett negativt värde, t.ex. RL är -18 dB.
Så en förlust som är negativ? Förlust av förlust är snarare åt det positiva hållet.

Man har försökt spåra varför. En förklaring är att det var en som i det civila var radio-amatör som jobbade som signalist i US navy under WWII. På fartyget han jobbade hade man fått hi-tech mätinstrument för att kunna serva egna radio-anläggningarna. Bland annat fanns nyheten VNA.
Signalisten var framåt och passade på att lära sej genom att ratta själv.
På denna tiden var displayen ett runt bildrör och det fanns inga skalor på röret då man kan mäta på många olika sätt med en VNA sp istället la man lösa plastfilmer ovanpå röret. Dessa filmer hade påtryckta skalor. Signalisten ville mäta return loss men la på fel skala och kunde konstatera att det blev negativa värden. En så duktig kille fick i uppgift att karaktärisera antenner på fler fartyg med avseende på bandbredd osv. Alla antennerna hade negativa värden på RL. När det kom instrument från HP med färdiga skalor kände de sej nödgade att leverera omvända skalor då USAs militär var huvudkunden.
Många fabrikanter har följt med men om man tittar noga så ser man att de anger i menyvalet på nätverkaren in RL utan "-RL".
Negativ förlust som är negativ. Det blir ett negativt värde med ett extra minustecken framför.
IEEE försökte en gång stävja detta och rätta till det. Man vägrade godkänna white papper som använt RL fel men jag tror de fått vika sej något. Det är alltför innarbetat. https://ieeexplore.ieee.org/document/5162049

Påminner om den svenska forskaren Celsius som uppfann en termometer där 100 grader angav isens smältpunkt och 0 grader, då kokade vattnet.

Sen kom det en och la skalan upponer.....

Vi borde ta tag i den saken nu och rätta till detta felet.

>>Via-hålen sitter nu med 1.0 mm mellanrum, istället som tidigare 1.5 mm.
>Ser inga vior utefter de andra tre sidorna.
Jag trodde inte du menade vad du skrev, men det gjorde du tydligen , så nu har jag vior på alla ytterkanter på PCB-kortet.
Det blev ca 200 extra via-hål runt ytterkanterna med 1.0 mm mellanrum,
Jag har ingen direkt fingertoppskänsla för det här med HF.

>Ja om du då använder induktanser i antenn-tuningen är det jobbet i onödan.
Jag tänkte inte tuna antennen i första kretskorts-rundan med 0603 komponenter utan bara köra med noll-motstånd som spole och inga kondensatorer i pi-filtret,
utan jag tänkte mest testa funktionerna och att det ändå blir flera kretskortsrundor innan jag blir nöjd med en väl fungerade konstruktion.
Men med närmare eftertanke, så ska jag nog ändå använda 0402 för antenndelen och 0603 på övriga komponenter i första PCB-vändorna.


>Får det rum en tvåarmad fullstor dipol med bra avstånd från jordplanet är det ofta bland de bästa alternativen. L-antenn eller rak monopol kan kortas genom bottenspole. Det var >precis som man gjorde på 27MHz komradio där >man hade en stor bottenspole som emulerade ett 4 meter antenn medans sista metern stack upp från walkie-talkien eller bil-antennen.
Jag byggde en 27 Mhz radiostyrning för 50 år sedan och då gjorde jag precis det du skrev och lindade en spole i botten av en rak pinn-antenn som var ca 90 cm lång.

Klockren förklaring på varför PCB-antennen har ett "mellan-uttag" med jämförelsen med spartransformatorn, impedansomvandling och din bild med spolen. Tack !
Det där med 377 ohm visste jag inte heller.

Men jag förstår inte hur radiovågorna på bästa sätt ska "träffa" IFA-antennen på PCB-kortet.
Ska radiovågorna komma på ryggen av "F"-et och vilken riktning har det reflekterande jord-planet på PCB-kortet, parallellt eller vinkelrätt mot PCB-kortet ?

Jag börjar få en bättre känsla för hur du tänker när du gör en antenn-design.
För mig har det alltid varit lite hokus-pokus med antenndesign och med dB-x-någonting...garvade lite, när jag läste det du skrev så...träffsäkert ;-O

Om jag förstår dig rätt, så är du inte så förtjust i "Ant-3"-antenn typen och att du lägger mer tid på tuning, snarare än antenn-design.

Jag håller även på med en PCB-kortdesign med en LTE-modul (inkl GNSS) och ESP32.
Där tillverkaren av LTE-modulen har rekommendationer på layouten. Se bild.
Jag bifogar även en bild på min egen PCB-layout av WiFI, GNSS och LTE anslutningarna.
LTE och GNSS-antennerna tänkte jag köpa, men har lite svårt att bestämma mig om de ska vara inne i plastlådan med liten IPX-kontakt eller för extern antenn med en större RP-SMA-kontakt.

Vad jag förstår så är det bästa att montera RP-SMA-kontakten på PCB-kortets kant, istället för ovanpå kortet, men hur stor skillnad är det ?
Sätter jag SMA-kontakten på PCB-kanten, så måste jag göra plastlådan ca 10 mm högre. Inget större problem, men ändå...

Jag har tillämpat olika principer för L2 lagret på LTE-PCB-kortet. På WiFi och GNSS antennen har jag inget extra "space" på L2, men det har jag på LTE.
Tillverkaren rekommenderar att man ska ha 2W som extra space(Gap) på L2. Se bild.
Jag vet inte hur mycket det påverkar om man har det ena eller det andra, under förutsättning att man tunat pi-filtret.
Tillverkaren av LTE-modul använder knappt några via-hål alls, till skillnad från vad du Kafeman tycker att man ska göra.
Sedan rekommenderar LTE_modul-tillverkaren ett stort "space" runt SMA-kontaktens mitt-pinne !?!? Se bild, punkt 4. Men hur blir det då med impedansen ? Förstår inte....eller ska man bara tänka att det fixar jag sedan med pi-filter-tuning ?
Kafeman: Du tipsade att man bör använda ett SAW-filter när man kör LTE och WiFi på samma PCB-kort, men ska SAW-filtret sitta på WiFi eller LTE ? Gissar att det ska sitta på WiFI, då LTE kör många frekvensband, men bättre att fråga än att gissa.

>Om jag förstår dig rätt, så är du inte så förtjust i "Ant-3"-antenn typen och att du lägger mer tid på tuning, snarare än antenn-design.

Dom flesta som jobbar professionellt med detta har slitit hårt för att få erfarenhet av vilka antenntyper som INTE fungerar på en viss typ av PCB och viss typ av tillgängligt antenn-utrymma. Man sparar mycket tid på att ha den kunskapen att man efter snabb koll av ett PCB kan bläddra igenom i huvudet vilka möjligheter som är tänkbart välfungerande.


I valet av antenntyp ingår kunskapen om vad ett matchningsnät kan göra.
Ett matchningsnät kan inte hantera vilka frekvensoregelbundna kurvor som helst så när man väljer antenn gör man det med vetskap om vilken roll matchningsnätet ska ha.
Matchningsnätet är en slags impedanstransformator som kan ges olika egenskaper beroende på frekvens (som RIAA-filter för LF).

Matchningsnätet har inte ideala komponenter och ju större impedans-ratio man vill täcka, ju större blir förlusterna i filtret. Resistiva komponenterna växer och käkar upp radions signal.
Typiskt exempel är en loopantenn med kanske impedans under 1 Ohm. Den går matcha med komponenter men det stora ratiot gör bandbredden minimal och det blir stor förluster.
Därför försöker man på olika sätt öka impedansen i själva loopen för att minska förlusterna.

En viktig egenskap för bredbandiga system är att matchningsnät+antenn ska vara bredbandiga.
Nybörjaren gör ofta misstaget att denne designar en antenn så bredbandig som möjligt för att sedan hoppas att matchningsnät ska rätta till impedansmismatch i ändarna av frekvensbandet. Sådant fungerar oftast dåligt.

Ofta utvecklar man mer kvalitetskritiska antenner i t.ex. mobiltelefoner helt parallellt med matchningsnätet. Antennens kurva för antennen man lägger ut mha koppartejp kanske ser knepig ut men som passar perfekt ihop med ett relativt enkelt matchningnät som perfekt konjugerar (spegelmatch) totala impedanskurvan för antenn+matchningsnät.
IFA är sällan förstahandsvalet utan den enskilda antennen blir oftast en mix av andra antenn-modeller samt en massa tålamod att försöka nå kompromisser på grund av utrymmesbrist.
Nedan några av antennerna i en moderna telefon. De är svåra att en se då elektronik sitter tätt inpå från alla håll, bokstavligen. De flesta av dessa antenner har sitt ursprung i koppartejp där man skurit ut mönstret anpassat för frekvensbandet och bandbredden och anpassat för närfältsvariationerna.

Tvvå enkla antenner som visas mer tydligt på naket PCB, botten-del av telefon-PCB: Det är enkelt att se att antennen till vänster är en dubbelbandig L-antenn, WiFi 2.4 till häger och 5 GHz till vänster.
Den anra antennen, antennen till höger är en del av en LTE-antenn. Detta mönstret är resultat av att den ideala antennen inte får plats och man måste iterera många ggr för att finna olika sätt att låta antennen utbreda sej mellan befintlig elektronik utan att man tappar för mycket effektivitet. Att man använder koppartej gör det något mer effektivt än om man skulle iterera 100 ggr och för varje runda behöva tillverka nytt PCB och bestycka det.
Koppartejp kan man riva upp delar av och för att testa nya alternativ på bästa antenn-utbredning i kombination med att hitta bästa jordplanet.

För 20 år sedan var det mer gott om utrymme i telefoner och kraven på antennerna var större då det inte var lika utbyggt med basstationer. Då kunde man t.ex. designa antenner som klistrades in i bakstyckets insida eller på egen bärare.
En populär variant på bra antenn var en antenn-typ där man "kopplade" mot jordplanet under antennen, För det kunde det behövas stor antenn-yta. Det var även en antenntyp som på sittt sätt var lätt att arbeta med mha skalpell. Det var stora ytor som låg still när man skar i dom jämfört med när man numera filar tiondelar av millimetrar på tunna ledare som lätt släpper från underlaget och trasslar sej. Detta är en tvåbands bredbandig GSM-antenn Att skära ut en liten notch som det finns exempel på här ovan kan göras av flera skäl men som exempel så fungerar en viss vågläng bäst med en antenn vars monopol utbreder sej en kvarts våglängd från matningspunkten. Genom att tvinga den utbredningen att ske på vissa delar av antennen kan man påverka impedansen. Samma sak med alla mönsters olika delar och placering på denna antennen. Eftersom den är lättjobbad med koppartejp så är det lättare att metodiskt skapa en antenn som är effektiv på alla frekvensband. Man slipper gör många aav de kompromisser man måste gör i en fullpackad modern telefon.
Moderna telefoners antenner presterar överlag sämre men kräver mer arbete att designa.

>Men jag förstår inte hur radiovågorna på bästa sätt ska "träffa" IFA-antennen på PCB-kortet.
Tänk andra hållet, hur ska man nå längst? Det är samma sak om du är inne i skogen. Marken är ditt jordplan. Om du nu vill ropa efter hjälp så dämpar närbelägna skogen ljudvågorna.
Klättrar du up i ett tråd eller ett högt berg, så kommer du längre bort från jordplanet och hörs längre.
Skaffa dej en tratt som bättre impedansmatchar din luftstrupe mot fria luften och du hörs ännu längre.

En IFA som kryper utefter jordplanet hörs inte så långt som en IFA som i medel är längre bort från jordplanet.. Som exempel, en kvartsvågs monopol som sticker ut vinkelrätt från jordplanet befinner sej i snitt på en åttondels våglängds höjd.

>Ska radiovågorna komma på ryggen av "F"-et och vilken riktning har det reflekterande jord-planet på PCB-kortet, parallellt eller vinkelrätt mot PCB-kortet ?

Inkommande radiovågor måste träffa bägge armarna i en dipol. Om PCB utgör ena armen så kan armen vara skevt vriden, vara uselt utformat, stor ferrit-spole nära radion osv.
Samma sak med antennen, kan vara dåligt placerad någonstans utefter en långsida, men anta placering mitt på en kortsida, och med ett PCB med elektriska längden en kvarts våglängd alternativt halvvågs multiplar av detta måttet så blir det en dipol med dipolens typiska strålningmönster, strålningsriktning.
Mönstert, riktningarna som man sänder eller tar emot från ser då ut så här med PCB inlagt i bilden: Så idealt händer inte. För mindre PCB är alltid bättre att placera monopolens matning i ett hörn av PCB.
Det blir mindre närfältslast på antennen och det är denna placeringen ssom ger längsta jordplanet, diagonalt över kretskortet.


>Om jag förstår dig rätt, så är du inte så förtjust i "Ant-3"-antenn typen och att du lägger mer tid på tuning, snarare än antenn-design.


Vid lite mer avancerade jobb gör jag ingen skillnad på tuning och design. Bägge sker helt samtidigt. Det är ett krav för att kunna finna bästa kombon antenn+matchningsnät.
Början är att man avsynar och antar att bästa antenntypen för en viss design och som har förutsättningar att lyckas.

Antennen har specifika utrymmes-behov liksom att olika antenntyper påverkas mer av närfältet och somliga antenntyper kan misshandlas mer i designen och ändå fungera ok. Det är mest en fråga om erfarenhet, att man tidigare testat alla dåliga alternativen för en specifik situation och inte har tiden att lägga på att upprepa misstagen.

Ofta finns en mängd olika alternativa vägar att finna nödvändigt utrymme i en trång miljö så man börjar på ett av alternativen samtidigt som man via inkopplad VNA skickar data vidare till mjukvara som 10 ggr i sekunden beräknar ett optimalt nät relativt de parametrar man ställt in som viktiga. Visar mjukvaran att denna provade vägen för antenn-utrymmet ligger allt för långt bort även med matchningsnät så är det inte lönt att finpolera designen utan man backar och testar något alternativt krökt antennmönster. Man kan då som exempel ibland se att nej inte heller detta mönstret kommer lyckas men en del av frekvensbandet blev ok redan tidigt.
Det dokumenterar man och fortsätter för att till slut hitta ett bra totalt mönster där man eventuellt använder flera armar som tillsammans lirar optimalt mot matchningsnätet. Under denna designen processen visar mjukvaran impedansen för antenn+nät. Antennens egna impedans bryr jag mej inte om under hela denna processen.
Nätet som mjukvaran visar är baserat på verkliga komponenters S-parametrar för en viss serie, t.ex. något från Murata. Efter utförd design så är det bara att ersätta virtuella nätet med ett verkligt nät.
Vid komplicerade jobb så tar man det ibland i kortare steg och implementerar en av nätets komponeter och sedan fortsätter en ny runda. Detta gäller specifikt när jordplanet inte är så RF-stabilt så att jordplanets impedans även blir en det av nätet. Det kan vara svårt att hantera tillförligt om man inte först låter en komponent ta ett smakprov på jordplansimpedansen.

Det superenkla exemplet på sådan design kan vara tvåbands wifi-antennen ovan. Om man börjar med en arm, man tvingas välja ena eller andra bandet för att hamna rätt med centerfrekvensen. Därför gör man ett sådant val, väljer en armlängs som ger resonans vid en av frekvenserna OCH fortsätter sedan genom att lägga på en ny arm. Med lite tur lyckas det att trimma in så att bägge armarna kan samexistera.
Sedan kan man få finpolera t.ex. ledarbredder så att 2.4GHz-signalen verkligen hittar ut till sin arm och inte störs av 5GHz-armen liksom samma åt för 5GHz-signalen. Detta är för WiFi extra enkelt pga av lågt bandbreddsbehov och att 5GHz är drygt en jämn multipel av 2,4 GHz så 5GHHz tycker naturlig illa om 2.4GHz-armen.

IFA-antenner av alla typer är sådant som man ofta har svårt att få rum med och ger då ändå dålig prestanda. De är ideala för lågpris-elektronik där utrymmet inte är kritiskt. Även om man missar några procent prestanda så är det oslagbart billigaste antennen man kan designa in på en lågpris volym-produkt. De flesta kunder märker inte några prestandaproblem och enklaste sättet att även hålla kunder nöjda som verkligen behöver bättre alternativ är att även designa in en ufl-kontakt så att de själva kan ansluta en yttre antenn. Jag gör så på en del produkter. Kostar mej under 40 öre monterad.

>om de ska vara inne i plastlådan med liten IPX-kontakt eller för extern antenn med en större RP-SMA-kontakt.
IPX är ett monteringshjälpmedel för anslutning av kablar. Ska sedan inte röras och kontakttypen har usel livslängd och slits vid upprepade monteringar.
SMA är mer tålig och slutkund kan tänkas hantera sådan relativt oömt och det ändå fungerar.
Men varför RP-SMA? Det är sämre utbud av antenner och kablar, RP-SMA tillkom för att man inte skulle kunna byta ut antennerna för WiFi till riktantenner, vilket då hade krävt ny certifiering. För att göra det omöjligt valde man att en kontakttyp som skulle göra det helt omöjligt för brukarna att ansluta andra antenner. Vad jag vet finns inga sådana ideer för LTE och GNSS.

>Tillverkaren av LTE-modul använder knappt några via-hål alls, till skillnad från vad du Kafeman tycker att man ska göra.

Det är helt ett förbiseende av tillverkaren. Finns ingen som är emot vior som del i att sänka förlusterna i jordplanet och minska EMI-problem. Även LTE-radio lever mer farligt om den inte ens kan få ner avkopplingskondensatorer i stabil jord. Det är inget jag tycker utan är välkänt.
https://hilelectronic.com/sv/blind-and-buried-via/

• Förbättrad signalintegritet: Genom att skapa kortare och mer direkta elektriska vägar minimerar blinda och nedgrävda vias signalförlust och minskar elektromagnetisk störning (EMI) och överhörning. Dessa fördelar är viktiga för höghastighetskretsar i applikationer som 5G-kommunikationsenheter, avancerad datoranvändning och högfrekvent medicinsk utrustning.

>Sedan rekommenderar LTE_modul-tillverkaren ett stort "space" runt SMA-kontaktens mitt-pinne !?

Det är lite olika för olika fabrikat och deigner av SMA-kontakten hur man bäst ska hålla sej nära 50 Ohm. Nu är det sällan så petigt vid 1-3GHz men bra SMA-kontakter är specade till 16-25 GHz och vid dessa frekvenser går det inte ens använda hålmonterade SMA-kontakter utan allt är kantmonterat.

>men hur stor skillnad är det ?
Det är den enskilda situationen som avgör.

>Gissar att det ska sitta på WiFI

Ja och läs på om SAW-tillverkaren kräver särskild tuning och hur stor genomgångsförlusten är är över hela det aktuella bandet. Generellt så har filter med låg dämpning även låg dämpning utanför bandet men vad gäller ESP32 räcker det att man dämpar med 15-20 dB relativt LTE-signalen. Egentligen gäller samma för GNSS-mottagare, att man förr var tvungen att ha bandpassfilter, antingen SAW eller integrerat i aktiva keramantennen. Numera har många GNSS-radio viss inbyggd grundfilrering så att de är hyggligt tåliga, blir inte bottnade av LTE-signal i närheten.