Hallo, mit dem Netzwerkanalysator würde ich gerne die Resonanzfrequenz eines 1-Bit Transponders (bzw. Resonanzsensors) drahtlos in einem Messaufbau bestimmen. In Vergleich mit RFID Handbook S.109 (und einigen Papers zu wireless resonant sensors) kann ich dafür einen Netzwerkanalysator nutzen. Der Aufbau müsste ja prinzipiell in der Art funktionieren, dass ich an Port 1) Den 1. Anschluss der Koppelspule lege (bei dieser achte ich darauf, dass ihre Resonanzfrequenz möglichst hoch über der des Sensors liegt), den zweiten Anschluss gegen lege ich gegen eine großflächige Masse (ein Stück leitfähiges Material z.B. Alu) An Port 2) Hierbei verbinde ich nur die großflächige Masse und schließe sonst nichts an. Oder muss ich hier noch den Sensor anschließen, was ich ja eigentlich nicht will. Wäre dies so korrekt oder gibt es gewisse Fallstricke zu beachten (z.B. in der Abmessung der Koppelspule, ich wollte diese vielleicht mit einem Durchmesser von 5cm Wickeln und mit 2..4 Windungen ausstatten?) Müsste ich den Netzwerkanalysator vorher noch kalibrieren?
Müsste ich den Netzwerkanalysator vorher noch kalibrieren? Emma, meine Tropfen....
Also es geht um einen Netzwerkanalysator zur Messung von S-Parametern? Der hat 50 Ohm an allen Ports. Für das RFID wäre das im Prinzip entweder eine Relfexionsmessung - nur ein Port nötig, oder eine Durchgangsmessung (wie hier beschrieben).
Eigentlich will ich die Resonanzfrequenz eines induktiv gekoppelten Schwingkreises bestimmen. Dies soll mit einem Netzwerkanalysator möglich sein (wie in RFID Handbuch). Ich will also Messen entweder: Realteil R von $Z_1$ in Abhängigkeit der Frequenz > Resonanzfrequenz bei Maximum oder: Messung des Betrags der transformierten Transponderimpedanz (Elminierung des Einflusses der Messpule (R1, L1) durch Kompensationsmessung (Short Korrektur). Mittelpunkt der durchlaufenen Ortskurve befindet sich auf der Re Achse. Maximum des Betrages der Transponderimpedanz entspricht Resonanzfrequenz. Einmal für den Fall keiner Kopplung (d.h. Resonanzschwingkreis nicht in der Nähe der angeschlossenen Antennenspule) und einmal für den Fall loser Kopplung. Transponder befindet sich in der Nähe der Senderspule. Jetzt frage ich mich wie am besten Anschließen und ob bei elektrisch kurzen Leitungen (ich will die Sendespule so nah wie möglich an den Anschlüssen anschließen) eine Kalibrierung notwendig ist.
Also ich will den Verlauf von Realteil und Imaginärteil der Sendespule anzeigen lassen, wie muss ich diese also an den Netzwerkanalysator anschließen?
Ich habe hier ein "RFID-Handbuch" ISBN 3446193766 , Hanser-Verlag 1998, Autor Klaus Finkenzeller. Vermutlich gibt es inzwischen eine neue Auflage, auf meiner Seite 109 steht nichts von Netwerkanalysatoren. Um welchen Frequenzbereich gehts denn? Die Impedanzmessung mit einem Netzwerkanalysator macht man mit nur einem Port und betrachtet das Smith-Diagramm zu S11, oder läßt es sich gleich in Real- und Imaginärteil umrechnen, je nach Gerät.
Angehängte Dateien:
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RFID_Handbuch.jpg
72 KB
Bei Amazon darf man das Inhaltsverzeichnis einsehen, das hier wäre um die Seite 109 herum. Im Vergleich mit meiner Ausgabe scheint das Kapitel stark erweitert zu sein, diese Überschriften sind bei mir etwa auf Seite 70, und kein Analysator genannt.
Es handelt sich um die letzte (ich glaube 2006) bzw. vorletzte Ausgabe (2002), in diesen gibt es ein Kapitel zur Messung der Resonanzfrequenz. Der Frequenzbereich bei dem es bei mir geht, ist leicht unterschiedlich zu den RFIDs (13,56MHz), er liegt im Bereich 11MHz +/-1 1MHz. Also, wenn ich es richtig verstanden habe würde ich die Spulenantenne (bei mir im einfachsten Fall die Kreisspule Radius z.B. 5cm) nur an Port 1 (RF out) anschließen (z.B. ein kurzes Koaxialkabel (5cm) mit BNC Stecker, einen Spulenanschluss an die innere Ader, einen Anschluss an den Schirm). Der 2 Port des Analysators (RF in) bleibt offen. Dann müsste ich eine Reflexions- oder Transmissionmessung vornehmen und mir Verlauf von Realteil bzw. Imaginärteil anzeigen lassen können? Einmal für den Fall, dass sich der Sensor in der Nähe befindet und einmal für den Fall das sich der Sensor in einiger Entfernung befindet. Wäre das so korrekt?
Ich verstehe deine Frage immer noch nicht, ist das ein vektorieller oder skalarer Netzwerkanalysator? Die Bezeichnungen "RF out" und "RF in" klingen mehr nach reiner Transmissionsmessung, für eine Reflektionsmessung ist noch eine Messbrücke (Richtkoppler) nötig, die ist dann noch nicht eingebaut. Zur komplexen Impedanzmessung muß der Analyzer vektoriell sein.
Es ist ein vektorieller Netzwerkanalysator. Für jeden Port (RF in, RF out) kann man auswählen ob entweder eine Transmissionsmessung oder eine Reflektionsmessung durchgeführt wird.
Und wo ist jetzt das Problem?
An Tor 1 eine auf die Mittenfrequenz abgestimmte breitbandige Antenne.
(Spule, Kondensator und Widerstand)
Der Widerstand ist wichtig, damit die Güte schlechter wird, so dass die
Anordnung breitbandiger ist.
> Müsste ich den Netzwerkanalysator vorher noch kalibrieren?
Mit dieser Testanordnung wird der Netzwerkanalysator kalibriert.
Mit Annähern des Prüflings ändert sich dann der Refelektionsfaktor
(S_11).
MfG
Holger
Eine breitbandige Messantenne für Kurzwelle hatte ich hier mal gezeigt: http://www.mikrocontroller.net/attachment/24382/H_Feld_Antenne.png Beitrag "Einfache EMV-Tester" Die sollte auch ohne Bedämpfungswiderstand für 13,56 MHz funktionieren
Sehr vielen Dank, ich werde das heute bzw. morgen einmal probieren. Ich fasse also noch einmal zusammen, ich nutze eine breitbandige Antenne (bzw. in meinem Fall eine breitbandige Senderspule, dies erreiche ich dadurch dass ich meine selbstgewickelte Spule mit einer zusätzlichen Kapazität zur Abstimmung der Mittenfrequenz und einem zusätzlichen Widerstand ausstatte um die Güte zu senken und somit die Bandbreite zu erhöhen. Diese Anordnung schließe ich an einen der beiden Ports an d.h. z.B. Port 1 an GND und die Signalleitung. Den zweiten Port des Analysators lasse ich offen. Auch dessen GND wird nicht verbunden. Was ich dann messen kann, dass ist die Reflexion bzw. Re + Im Teil? Da ich Port 2 offen habe, ist die Transmissions Messung ja nicht möglich. Danach führe ich eine Kalibrierung des Analysators durch. Wie genau, da schaue ich im Handbuch nach. Danach bringe ich meinen Prüfling näher, und müsste eine Änderung festellen können (nach Literatur einen Dip im Betragsverlauf der Impedanz, bzw. einen doppelten Ausschlag im Phasenverlauf). Oder aber ich messe den Reflexionsfaktor.
Wenn du dir von mir einen Grid-Dipper ausgeliehen hättest, wärst du schon fertig mit der Messung. ;-)
Ja Messungen damit hätte ich auch gerne durchgeführt allerding, gibt es das hier bei uns nicht. Weiterhin ist die Spule sehr klein (kleiner als 1 mm), ich bin mir nicht sicher ob der Leistungsentzug ausreicht um erfolgreich zu dippen.
Sebastian Sauer wrote: > Ja Messungen damit hätte ich auch gerne durchgeführt allerding, gibt es > das hier bei uns nicht. Ich wohne 1 km entfernt von der Uni... > Weiterhin ist die Spule sehr klein (kleiner als 1 mm), ich bin mir nicht > sicher ob der Leistungsentzug ausreicht um erfolgreich zu dippen. Müsste gehen. Wir sprechen über 13 MHz, ja?
Na das wäre natürlich nicht verkehrt, ich bin hier im IHM (Nöthnitzer Str.). Die Resonanzfrequnenz liegt bei ca. 11MHz. Das müsste aber eigentlich noch gehen.
IHM? Klingt so wie das, was zu meiner Zeit ,,Technikum Mikroelektronik'' hieß. Ja, da habe ich auch mal studiert. ;-) Kannst dich gern bei mir melden. Meine Kontaktdaten wirst du schon finden...
Ein Dipmeter habe ich auch, hier gibts das Manual dazu mit Schaltplan auf pdf-Seite 7: http://bama.edebris.com/download/leader/ldm815/LDM%20815.pdf ziemlich einfache Schaltung, drei Transistoren
Ja, aber bevor er's nachbaut, kann er sich das Teil bei mir wirklich ausleihen. Ist übrigens richtig historische Technik, ein echter Grid-Dipper. Dafür strahlt er bestimmt so viel ab, dass man die aktuelle Frequenz mit einem Stück Draht am Specci ablesen kann. :)
Noch einmal vielen Dank. Ich konnte die Messung nun erst einmal mit dem Netzwerkanalysator durchführen. Das Problem liegt in der geringen Güte der verfügbaren Sensoren. Der Messaufbau: Wie beschrieben, ich nutze eine Spule mit hoher Eigenresonanz (ca. 200 MHz). Diese habe ich aus etwas dickerem Draht gewickelt (2 oder 3 Windungen, Durchmesser 1cm). Danach dann an eine BNC Buchse angelötet und direkt mit dem Netzwerkanalysator verbunden (Port 1). Zusätzlich habe ich mir noch eine Testspule mit geringerer Eigenresonanz gewickelt (ca. 20 MHz). Ich führe eine Reflektionsmessung durch. Besteht nun eine induktive Kopplung zwischen beiden Spulen (d.h. Annäherung) so kann man vereinfacht auch von der transformierten Sensorimpedanz ausgehen (abhängig von den Parametern R,L,C der Testspule bzw. des Sensors, der Frequnenz und des Koppelfaktors vgl. RFID Handbuch S. 94) - im Resonanzfall heben sich die Blindwiderstände von Sensor bzw. Testspule auf, die transformierte Transponderimpedanz ist rein reel, d.h. der Widerstand der Erregerspule erhöht sich entsprechend. Wenn das der Fall ist, wird bei einer Reflektionsmessung am Port 1 weniger Leistung reflektiert, da ja Energie für den angekoppelten Schwingkreis verloren geht. Im Prinzip ist ja die Messung mit dem Netzwerkanalysator nichts anderes als eine Messung mit dem Dipmeter, nur denke ich sehr viel genauer, als man es mit einer Eigenbauvariante hinbekommt. Im Dipmeter wird ja auch über einen bestimmten Frequenzbereich gewobbelt. Der Energieentzug äußert sich in einem geänderten Stromfluss. Problem: Das Problem ist nun aber, dass der Energieentzug der Sensoren sehr gering ist, geringe Güte bzw. hohe Bandbreite (die wirksame magnetische Fläche, d.h. von der Feldstärke durchsetzte Fläche ist sehr klein dementsprechend auch der Energieentzug). Ich müsste also die Messgenauigkeit erhöhen d.h. wahrscheinlich eine Schirmung hinzunehmen (z.b. wieder einmal so einen Conrad Alu kasten) und die Kalibrierung richtig durchführen. Was mich einmal interessieren würde - könnte ich einen Anschluss des Sensors auch mit GND verbinden d.h. eine gemeinsame Masse nutzen? Wäre das möglich?
Tip vom alten Hasen: Nicht rteturn loss als Format wählen sondern das Smith- Diagramm. Die Resonanzstelle sieht man dann auch bei sehr geringer Kopplung als kleinen geschlossenen Kreisschnörkel auf dem frequenzabhängigen Kurvenverlauf im Smith- Diagramm. Dabei kann sogar ein Koaxialkabel zwischen Suchspule und Analyzer Port gechaltet werden, das transformiert die Kurve nur in andere Quadranten des Smith- Diagrammes, der Resonanzschnörkel bleibt immer eindeutig mit dem Frequenzkursor anfahrbar. -- Mit freundlichen Grüßen, best regards, Dipl.-Ing. Ulf Schneider Sat- Service Schneider Funk- und Fernmeldetechnik Landsberger Str. 62a 04736 Waldheim Germany Tel.: +49(0)34327/92809 Fax : +49(0)34327/90394 www.sat-schneider.de
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