Hallo Zusammen, ich habe Probleme mit einer Funk-Schaltung (Chipcon CC1000, 868 MHz). Zwischen Antenne (Stück PCB) und Chipcon CC1000 habe ich einen Pi-Filter vorgesehen. Für die Anpassung kann ich einen Netzwerkanalysator benutzen und das hat bisher auch meistens gut funktioniert. Ich messe die Antenne inkl. Pi-Pads (Serien-Element gebrückt) im Smith-Chart (S22) und rechne mir dann mit der Smith-Software von Prof. Dellsperger eine LC Kombination aus. Bei dieser Platine - und auch früher schon mal - verhält sich das Shunt-Element aber absolut nicht wie es sollte; es wandert fast in die entgegengesetzte Richtung :-( Das Serien-Element (hier ein L) macht was es soll! Meine Schaltung ist klein (5cm² ohne Antenne) und die Masseflächen sind so gut es geht zusammen bzw. mit Durchkontaktierungen, aber es sind nur zwei Lagen. Da die Shunt Elemente an Masse gehen, hab ich die Position der Masse-Anbindung des Messkabels auch schon verändert, aber ohne Erfolg. Hat jmd. eine Idee, in welcher Richtung ich optimieren muss oder woran es liegt? Dank schonmal!
Hallo, auf die Idee bin ich noch nicht gekommen, da ich das Problem mal bei einem Layout habe und mal bei einem anderen, ähnlichen nicht. Für den Abgleich nehme ich Standardbauteile von Farnell (?) - ich schaue mir die Datenblätter mal morgen mal an - jetzt muss ich zu meinen Sohn :-) Gogi
Das Frequenzverhalten ist im grossen und ganzen immer von der Bauform abhängig. Die Anschlussdrähte wirken induktiv, somit hast du bei nem Kondensator eine Reihenschaltung von L und C. Die Impedanz von L wird mit der Frequenz Grösser, die von C kleiner. Somit ist bei steigender Frequenz irgendwann der Punkt erreicht, wo beide gleich gross sind, dein C verhält sich dann wie ein ohmscher Widerstand. Wenn die Frequenz noch höher wird, wird ne tolle Spule draus :-) Ich hab leider keine Grössenordnungen zur Hand, aber aus dem Bauch raus würd ich sagen dass du bei 800MHz locker in nem Bereich bist, wo sich solche Effekte bemerkbar machen können.
Ich gehe davon aus, dass Du weiß, wie man die Kalibrieebene festlegt etc. Also weisst, wie man einen Netzwerkanalysator zu bedienen hat und auch entsprechende Kalibrierstandards hast. Wie schon vorher geschrieben wurde, kann ich hier bestätigen, dass bei 868MHz parasitäre Eigenschaften der diskreten Bauelemente nicht mehr vernachlässigbar sind. Bei typischen 0402-Bauelementen haben Kondensatoren (C0G) mit ca. 75pF hier ihre Serienresonanz und wirken oberhalb dieser Frequenz als Spule (Beispiel Murata, aber die anderen sind auch nicht besser). Größere Bauformen haben niedrigere Resonanzfrequenzen. Es gibt Designtools von allen möglichen Herstellern, die dir die S-Parameter oder ein Ersatzschaltbild der Bauelemente zur Verfügung stellen. Spulen haben in der Regel etwas höhere Resonanzfrequenzen (Parallelresonanz). Als Richtlinie kann man hier 1.5GHz, 100nH und Bauform 0402 nehmen. Btw. für RF-Blocks und RF-Chokes kann es durchaus sinnvoll sein Bauelemente bei ihrer Resonanzfrequenz einzusetzen. Achso, nochwas. Leitungslängen werden auch langsam interessant... ;)
Anpassnetzwerk konjugiert komplex berechnet? Also im Smith-Diagramm am 50Ohm-Punkt gespiegelt.
virtuelle verlängerung aufgrund von streufelder, daran gedacht? d.h. dein bauelement muss verkürzt werden, da die felder rausstrahlen, welches die gesamtlänge ergibt. ist abhängig vom material. mfg Rolandb.
Hallo Dirk, > Ich gehe davon aus, dass Du weiß, wie man die Kalibrieebene festlegt > etc. Also weisst, wie man einen Netzwerkanalysator zu bedienen hat und > auch entsprechende Kalibrierstandards hast. ich kalibriere mit 10cm RG178-Koax am N-Stecker nur open für die S22 Messung; dann löte ich den Schirm auf die Platinen-Masse, Signal bleibt offen und verlängere die Leitung (Offset) bis ich wieder im oo-Punkt bin (open). Kalibrierstandards haben wir nicht, nur einen short- und 50-Ohm-N-Stecker. Ich nehme in Kauf, dass wir vermutlich nicht optimal kalibriert sind, aber 1. gehe ich davon aus, dass wir auch nicht völlig daneben liegen (wir funken 50 Meter bei 78kBaud, +5dB) 2. ich habe zumindest eine EMV Prüfung in Erinnerung, bei der wir mit einer PCB-Antenne ca. 15 dB (Ausgangsleistung - Empfangene Leistung - Freifelddämpfung) verloren haben - zumindest wenn der Chip sich an die eingestellte Sendeleistung gehalten hat - vielleicht kann jmd. sagen ob das für Nicht-HF-Spezialisten OK ist oder ob schon mit einfachen Mitteln (vernünftiger Kalibriersatz z.B.) schon 10dB mehr drin sein müssten ... 3. würde ich nicht annehmen, das sich das so krass auf das Verhalten eines Shunt L oder C auswirkt. Ich hoffe, ich liege nicht völlig daneben ... > > Achso, nochwas. Leitungslängen werden auch langsam interessant... ;) Wir verwenden 0402 und schauen das die Verbindungsleitungen möglichst kurz sind, also 1 - 2mm. Breite ist allerdings nicht mehr als 150µ drin, auf FR4 mit 1,5mm Dicke. Danke Euch!
Hallo Cristoph, > Anpassnetzwerk konjugiert komplex berechnet? Also im Smith-Diagramm am > 50Ohm-Punkt gespiegelt. nein, damit kann ich auch nichts anfangen :-( Im Smith gebe ich die gemessene Antennenimpedanz ein und schaue dann, dass ich möglichst ohne L als Shunt auf 50 + j0 komme. Was bedeutet am 50Ohm-Punkt gespiegelt??? Danke Gogi
Hallo Gogi, wie Christoph schon schreibt, scheint Dein Anpassnetzwerk falsch dimensioniert zu sein. Der Ansatz mit dem konjugiert komplex ist schon richtig, jedoch ist der besagte Punkt an der reellen Achse zu spiegeln. Das "Spiegeln" durch den Anpasspunkt entspricht dem "Durchschlagen" und würde auf dem identischen Punkt in der Leitwertebene zeigen. Kurzum den Imaginärteil Deines Reflektionsfaktors invertieren und auf selbigen anpassen. Gruß Clemens
Hallo Christoph & Clemens, wenn ich Euch jetzt richtig verstanden habe, nehme ich als Ausgangspunkt für die Berechnung meines Anpassungsnetzwerkes im Smith nicht den gemessenen Wert (z.B. aktuell 315 -j115 mit einer PCB-Antenne) sondern den an der Real-Achse gespiegelten Wert (315 +j115)??? Verstehe ich nicht, denn wenn ich die mit Smith ermittelten Werte (22nH Serie, 1pF Shunt) einsetzte komme ich (auch gemessen bei dieser Platine) nahe 50 Ohm raus - vom gespiegelten Punkt aus wäre das berechnete C etwas größer (1p5), was meine Anpassung also weiter Richtung short bringen würde ... wenn ich dann ein (kleineres) L in serie löte, lande ich auf der Realachse links vom 50 Ohm Punkt: das ist doch eher nicht so optimal - oder? (@ Clemens: das ist übrigens die Antenne wegen der ich den anderen Thread " Antennenanpassung" geschrieben habe, denn die ist auf 50Ohm abgestimmt, hat aber miserable Reichweite :-( Gogi
Gogi M. wrote: > 1. gehe ich davon aus, dass wir auch nicht völlig daneben liegen (wir > funken 50 Meter bei 78kBaud, +5dB) 50 Meter ist sehr allgemein. ;) Parkplatz, Wiese oder im Gebäude? Meinst Du +5dBm? Falls das so wäre, käme mir das plausibel aber eher kurz vor. (Wie haben eine ähnliche Datenrate, ca. 6dBm und geben 300m an (Von einem Hügel (5m hoch) auf die Wiese runter, ein Altglascontainer und zwei Bäume im Weg :D ). > 2. ich habe zumindest eine EMV Prüfung in Erinnerung, bei der wir mit > einer PCB-Antenne ca. 15 dB (Ausgangsleistung - Empfangene Leistung - > Freifelddämpfung) verloren haben - zumindest wenn der Chip sich an die > eingestellte Sendeleistung gehalten hat - > vielleicht kann jmd. sagen ob das für Nicht-HF-Spezialisten OK ist oder > ob schon mit einfachen Mitteln (vernünftiger Kalibriersatz z.B.) schon > 10dB mehr drin sein müssten ... Naja, die Genauigkeit (typ. +/-3dB) von EMV-Messungen ist für exakte Antennenmessungen nicht so richtig geeignet. Vermutlich musst Du da auch noch den Gewinn der Empfangsantenne reinrechnen. > 3. würde ich nicht annehmen, das sich das so krass auf das Verhalten > eines Shunt L oder C auswirkt. > Ich hoffe, ich liege nicht völlig daneben ... Im Prinzip machst Du das richtig. Nur je weiter Du in die Aussenbereiche des Smithcharts kommst umso ungenauer wird das ganze. Für Messungen in der Nähe von 50Ohm sollte das passen, wenn man iterativ arbeitet (und halbwegs brauchbare Kabel benutzt). > Wir verwenden 0402 und schauen das die Verbindungsleitungen möglichst > kurz sind, also 1 - 2mm. Breite ist allerdings nicht mehr als 150µ drin, > auf FR4 mit 1,5mm Dicke. Also achte besonders bei Kondensatoren darauf, dass sie nicht schon Induktivitäten sind. Die Leiterbahnbreite ist nicht sooo wichtig. Halt sie möglichst kurz, damit Du Dir möglichst wenig zusätzliche Induktivitäten einfängst. So als grobe Faustformel nehme ich 1nH/mm. (http://de.wikipedia.org/wiki/Induktivit%C3%A4t sagt 1,2nH/mm, naja...) Bei 1,5mm PCB-Dicke kommt übrigens noch die Durchkontaktierung gegen Masse mit 1.5mm hinzu. Was die Aussagen zum Smithchart angeht. Es hängt ziemlich stark davon ab. In welche "Richtung" Du dein Anpassproblem löst. Sprich, Richtung Antenne schaut und dann davor Bauelemente einfügst, oder ob Du Dir die 50 Ohm anschaust und Bauelemente einfügst, um Anpassung an Deine Antenne zu erreichen. Im letzteren Fall musst Du konjugiert komplex anpassen. Im ersten Fall im Prinzip auch, aber da du an 50 Ohm anpasst ist das konjugiert komplex auch 50 Ohm. Wenn Du das Programm vom Dellsperger benutzt und mit der Antennenimpedanz anfängst, hast Du den ersten Fall.
Hallo, ich schalte mich auch mal mit ein: Gogi, du schreibst etwas von S22-Messung?! Bei meinen Antennenanpassungen messe ich immer S11: also den Eingangsrefelxionsfaktor. Ich beschreibe dir mal kurz meine Vorgehensweise: Zuerst kalibiriere ich den Network Analyzer (bis vor kurzem hatte ich auch kein Kalibrierset zur Verfügung) mit Hilfe der sog. One-Port-Reflection-Methode: das sind drei Messungen, die ich durchführen muss: Open, Short und Load. Meine Messleitung habe ich dann entsprechend offen gelassen, zusammengelötet (=short) und als Load habe ich zwei parallel-verlötete-100-Ohm-Widerstände verwendet. Hat bei 433MHz immer ganz gut hingehauen. Als nächstes würde ich die Antennenimpedanz messen, ohne Anpassungsbauteile (dein Pi-Netzwerk). Ich würde im ersten Schritt auch keinen 0-Ohm-Widerstand auf das Serienelement des Pi-Netzwerks löten, sondern direkt vorne messen. Anschließend berechne ich die Anpassungbauteile per Hand oder mit Software (nicht vergessen die Frequenz richtig einzustellen). Ganz wichtig (finde ich) ist, dass man den Chipcon nun auslötet. Sonst weiß ich ja nicht, welchen Einfluss das Bauteil hat! Das Ziel meiner Anpassung ist aber nicht 50-Ohm, sondern die konjugiert-komplexe Ausgangsimpedanz des Transmitters (in deinem Beispiel also die Ausgangsimpedanz vom CC1000). Konjugiert-komplex deshalb, weil ich ja eine Leistungsanpassung durchführen möchte! Ich bin gespannt, ob meine Vorgehensweise "falsch" ist. Bisher habe ich das immer so gemacht, und es hat immer recht gut hingehauen: sprich es war sofort ein Ergebnis in der erzielbaren Reichweite messbar. MfG Jörg P.S. Für die konjugiert-komplexe Impedanz im Smith-Chart wird natürlich an der reellen Achse gespiegelt, und nicht am 50-Ohm-Punkt! Aber Clemens hat das ja schon angedeutet. Ich wollte nur noch mal drauf hinweisen :-)
Hallo Dirk L. >> 1. gehe ich davon aus, dass wir auch nicht völlig daneben liegen (wir >> funken 50 Meter bei 78kBaud, +5dB) > > 50 Meter ist sehr allgemein. ;) > Parkplatz, Wiese oder im Gebäude? Meinst Du +5dBm? Falls das so wäre, > käme mir das plausibel aber eher kurz vor. (Wie haben eine ähnliche > Datenrate, ca. 6dBm und geben 300m an (Von einem Hügel (5m hoch) auf die > Wiese runter, ein Altglascontainer und zwei Bäume im Weg :D ). Prkplatz mit Autos, Metallkontainer im Hintergrund usw ... >> 2. ich habe zumindest eine EMV Prüfung in Erinnerung, bei der wir mit >> einer PCB-Antenne ca. 15 dB (Ausgangsleistung - Empfangene Leistung - >> Freifelddämpfung) verloren haben - zumindest wenn der Chip sich an die >> eingestellte Sendeleistung gehalten hat - >> vielleicht kann jmd. sagen ob das für Nicht-HF-Spezialisten OK ist oder >> ob schon mit einfachen Mitteln (vernünftiger Kalibriersatz z.B.) schon >> 10dB mehr drin sein müssten ... > > Naja, die Genauigkeit (typ. +/-3dB) von EMV-Messungen ist für exakte > Antennenmessungen nicht so richtig geeignet. Vermutlich musst Du da auch > noch den Gewinn der Empfangsantenne reinrechnen. gemessen im akreditierten Labor - sollte also halbwegs passen ;-) > >> 3. würde ich nicht annehmen, das sich das so krass auf das Verhalten >> eines Shunt L oder C auswirkt. >> Ich hoffe, ich liege nicht völlig daneben ... > > Im Prinzip machst Du das richtig. Nur je weiter Du in die Aussenbereiche > des Smithcharts kommst umso ungenauer wird das ganze. Für Messungen in > der Nähe von 50Ohm sollte das passen, wenn man iterativ arbeitet (und > halbwegs brauchbare Kabel benutzt). Das Kabel ist ein RG178, also sehr dünn (<2mm), aber dafür nur 10cm und einigermassen handhabbar Hast Du eine bessere Idee??? > >> Wir verwenden 0402 und schauen das die Verbindungsleitungen möglichst >> kurz sind, also 1 - 2mm. Breite ist allerdings nicht mehr als 150µ drin, >> auf FR4 mit 1,5mm Dicke. > > Also achte besonders bei Kondensatoren darauf, dass sie nicht schon > Induktivitäten sind. Die Leiterbahnbreite ist nicht sooo wichtig. Halt > sie möglichst kurz, damit Du Dir möglichst wenig zusätzliche > Induktivitäten einfängst. So als grobe Faustformel nehme ich 1nH/mm. > (http://de.wikipedia.org/wiki/Induktivit%C3%A4t sagt 1,2nH/mm, naja...) > Bei 1,5mm PCB-Dicke kommt übrigens noch die Durchkontaktierung gegen > Masse mit 1.5mm hinzu. > Ja, das scheint mir bezüglich des seltsamen Verhaltens bisher am wahrscheinlichsten, das wir mit den AnpassungsKomponenten z.T. schon an der Grenzfrequenz sind ... Werde High-Q Bauteile besorgen und dann testen > > Was die Aussagen zum Smithchart angeht. Es hängt ziemlich stark davon > ab. In welche "Richtung" Du dein Anpassproblem löst. Sprich, Richtung > Antenne schaut und dann davor Bauelemente einfügst, oder ob Du Dir die > 50 Ohm anschaust und Bauelemente einfügst, um Anpassung an Deine Antenne > zu erreichen. > Im letzteren Fall musst Du konjugiert komplex anpassen. > Im ersten Fall im Prinzip auch, aber da du an 50 Ohm anpasst ist das > konjugiert komplex auch 50 Ohm. > Wenn Du das Programm vom Dellsperger benutzt und mit der > Antennenimpedanz anfängst, hast Du den ersten Fall. Ahhhh - wir schauen immer Richtung Antenne, d.h. vom Chip aus und messen dann (unbestücktes) Netzwerk plus Antenne, da wir ja oft nicht wissen, welche Impedanz die Antenne hat (PCB, selbstgewickelte Helix ...) Danke!
Hallo Jörg: > Gogi, du schreibst etwas von S22-Messung?! Bei meinen > Antennenanpassungen messe ich immer S11: also den > Eingangsrefelxionsfaktor. korrekt! > > Ich beschreibe dir mal kurz meine Vorgehensweise: > Zuerst kalibiriere ich den Network Analyzer (bis vor kurzem hatte ich > auch kein Kalibrierset zur Verfügung) mit Hilfe der sog. > One-Port-Reflection-Methode: das sind drei Messungen, die ich > durchführen muss: Open, Short und Load. Meine Messleitung habe ich dann > entsprechend offen gelassen, zusammengelötet (=short) und als Load habe > ich zwei parallel-verlötete-100-Ohm-Widerstände verwendet. Hat bei > 433MHz immer ganz gut hingehauen. habe ich auch lange so gemacht, aber das Handbuch sagt, für S11 reicht OPEN Messung > Als nächstes würde ich die Antennenimpedanz messen, ohne > Anpassungsbauteile (dein Pi-Netzwerk). Ich würde im ersten Schritt auch > keinen 0-Ohm-Widerstand auf das Serienelement des Pi-Netzwerks löten, > sondern direkt vorne messen. > Anschließend berechne ich die Anpassungbauteile per Hand oder mit > Software (nicht vergessen die Frequenz richtig einzustellen). Ganz > wichtig (finde ich) ist, dass man den Chipcon nun auslötet. Sonst weiß > ich ja nicht, welchen Einfluss das Bauteil hat! > Das Ziel meiner Anpassung ist aber nicht 50-Ohm, sondern die > konjugiert-komplexe Ausgangsimpedanz des Transmitters (in deinem > Beispiel also die Ausgangsimpedanz vom CC1000). Konjugiert-komplex > deshalb, weil ich ja eine Leistungsanpassung durchführen möchte! Mache ich im Prinzip genau so, nur das ich nicht auf den Chip anpasse; hinter dem Chip habe ich das Netzwerk aus dem Demo-board, das - so Chipcon - die Chipausgänge zusammenführt und auf 50 Ohm anpasst. Ich weiß also, wo ich 50 Ohm habe und dahinter kommt das Anpassungsnetzwerk und die Antenne. Ich löte also das letzte C von Chipcon aus und mein Meskabel löte ich genau dort an. Dann muss ich auch nicht spiegeln - wenn ich es richtig verstanden habe. Gogi
Hallo nochmal! Danke für die Infos! So wird es mir natürlich klar. Wenn du die 50-Ohm-Anpassung von Chipcon nimmst, dann musst du natürlich auch auf 50-Ohm anpassen und nicht auf die konjugiert-komplexe-Ausgangsimpedanz, und du musst somit auch nicht an der reellen Achse spiegeln!! Hast du mal (just 4 fun) in die 50-Ohm-Anpassung hinein gemessen, ob du wirklich 50 Ohm hast? Würde ich ganz am Schluss mal machen. Obwohl man ja dann bei Chipcon/TI nachfragen muss, was man da messen soll: man weiß ja nicht, wie sich der nicht-mit-spannungsversorgte Baustein impedanztechnisch verhält! Übrigens ist es ratsam nicht nur die Bauteilwerte für die 50-Ohm-Beschaltung zu verwenden, sondern auch das Layout von chipcon so weit wie möglich zu verwenden. Aber ich denke, das weißt du schon.. Zu deinem Problem, dass sich das Shunt-Element nicht so verhält, wie es eigentlich soll, würde ich auch nur auf die angesprochenen Effekte und/oder auf´s Layout zurückführen! Simulation des Anpassnetzwerks ist schön und gut, aber um die Messung kommt nach nicht herum! Und letztendlich endet es doch wieder um Try-and-Error-Verfahren.. Welche Werte haben denn deine Anpassglieder?
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