Chipantenne für EnOcean (868 MHz)

[Max G. (l0wside)]

Für eine Anwendung mit dem EnOcean TCM300 (das ist ein fertiges Modul 
für HF-Dummies wie mich) möchte ich gerne die passende Antenne zum 
Senden und Empfangen  im 868 MHz-ISM-Band verwenden. Das Modul ist hier 
dokumentiert: 
https://www.enocean.com/en/enocean_modules/tcm-300/user-manual-pdf/

Das Modul bietet wahlweise einen Anschluss für eine Drahtantenne oder 
einen 50 Ohm-Ausgang. Viel Platz ist nicht (das Ergebnis soll nachher in 
einer Unterputzdose verschwinden, und es ist noch ein Haufen anderes 
Zeug auf der Leiterplatte).

Gewünschte Mindest-Funkreichweite nachher ist innerhalb des Raums, wenn 
der Nachbarraum auch noch gut hört und gehört wird, wäre das von 
Vorteil.

An Antennenoptionen sehe ich nun:
- Drahtantenne
- PCB-Antenne
- Chipantenne

Wenn eine Drahtantenne das Beste ist, was es gibt, löte ich ein Stück 
Draht da ein und bin hier fertig.

Etwas Graben in alten Threads hier hat ergeben, dass eine PCB-Antenne 
für 868 MHz nicht das Gelbe vom Ei ist, da sie relativ groß werden 
müsste und durch das eher undefinierte \epsilon_r von FR4 auch nur sehr 
grob 50 Ohm hätte. Dafür ist die Lösung billig :)

Für die Chipantenne ist die Doku von EnOcean m.E. ziemlich seltsam 
(4.2.4, Seite 27 in o.g. Unterlage). Dort ist ein Musterlayout für 902 
MHz (USA), das man durch Änderung des Anpassnetzwerks auf 868 MHz 
ummodeln soll, ohne dass Werte angegeben werden. Abgesehen davon habe 
ich keine sinnvolle Bezugsquelle für die angegebene Mitsubishi 
AM11DG-ST01 gefunden.

Gehe ich recht in der Annahme, dass die Länge der Antennenleitung 
zwischen Modul-Pin und Anpassnetzwerk keine Rolle spielt, weil sie (im 
Rahmen des Möglichen) längenunabhängig 50 Ohm hat? Könnte ich das 
Anpassnetzwerk also mehr oder weniger direkt ans Modul setzen?
Wie breit müssen die Masseflächen rechts und links der Antennenleitung 
sein? Reicht eine Via-Breite und auf der Lage drunter entsprechend 
breit? Skizze anbei (nur als Idee, Abstände usw. habe ich jetzt außen 
vor gelassen).

Das Modul TCM300 ist CE-zertifiziert, was dem HF-Laien wohl ermöglichen 
soll, selbst etwas auf den Markt zu werfen, ohne die Funkeinrichtung 
selbst noch mal messen zu müssen. Ist die Antenne als Bestandteil der 
Zertifizierung anzunehmen, oder kann ich eine beliebige Antenne 
verwenden (so lange ich natürlich die maximale Sendeleistung nicht durch 
übermäßigen Antennengewinn überschreite)?

Wenn Letzteres, wäre mir diese hier eigentlich ganz sympathisch - 
weniger Platz auf der Leiterplatte und ein recht bescheidenes 
Anpassnetzwerk (ein einsamer C): Pulse W3013, 
http://www.mouser.com/ds/2/336/-268307.pdf

Zu dieser Antenne habe ich gleich die nächste Fragen: auf S. 2 des 
Datenblatts ist die Layout Recommendation.
Die Antenne hat zwei Pads, die Layout Recommendation aber drei Lands. 
Für mich Gleichspannungsmenschen ist das ein schlichter Kurzschluss, 
aber bei HF ist ja alles anders. Passt das also so?

Danke fürs Lesen, ist ein bisschen viel geworden.

Max

[Max G. (l0wside)]

Ist meine Anfrage so exotisch, so unklar, so kompliziert oder so 
trivial? Ein bisschen mehr als null Antworten hätte ich schön gefunden.

Zur erwähnten Chipantenne gibt es bei TI eine schöne Appnote: 
http://www.ti.com/lit/an/swra328/swra328.pdf

Nachteil ist, dass das Teil recht schmalbandig ist (6 MHz für ein SWR 
von 2).
TI schreibt: "For the CC-Antenna-DK Rev 1.0.0 PCB, the antenna chip had 
to be moved towards the open GND cavity slightly to get the resonance at 
868 MHz. When the antenna was centered on its pads, the resonance was 
around 859 MHz."
Das interpretiere ich (auf der Basis der Appnote S. 22, mit meinen doch 
eher bescheidenen Kenntnissen), dass das SWR damit von 1 auf 3 sinkt, 
entsprechend -1,2dB. Hört sich nach nicht viel an, senkt aber die 
Reichweite um ein Viertel.

Ist mein Verständnis so richtig?

Max

[Michael F. (michael_ng)]

Das Problem ist eher der 60 Zeilen Fragetext, der von HF-Grundlagen über 
Antennenoptimierung, R&TTE bis zu speziellem HF-Wissen so ziemlich alles 
anschneidet.

Ein roter Faden wäre nicht schlecht und ein Nummerierung.

Ansonsten vorab:
- Produkt oder Bastelei?
- Was bedeute "Das Beste"?

Und bitte von dem Kochrezept-Gedanke (Appnotes) lösen.
Die Doku ist nicht seltsam. Sie ist nur so formuliert, weil eine 
professionelle Antennenentwicklung (für ein Produkt) ohne Erfahrung und 
Messtechnik eh nicht funktioniert. Schon gar nicht in speziellen 
Umgebungen - wie einer UP-Dose z.B..

Da spart man sich das Kleingedruckte, soll ja den potenziellen 
(Ein)Käufer nicht gleich verschrecken.

Vielleicht zum Einstieg: Wenn man bei 868MHz einen Draht so Pi mal 
Daumen als Antenne in eine Standard-UP-Dose stopft, braucht man sich um 
das SWR keine Gedanke machen... ;-)

[Max G. (l0wside)]

OK, danke. Nummerierung wäre tatsächlich ein Ansatz gewesen.

* Ziel Produkt (von HF hätte ich ja die Finger gelassen, aber das 
EnOcean-Modul ist ja wohl für Ahnungslose wie mich gemacht)
* "Wenn eine Drahtantenne das Beste ist, was es gibt" sollte heißen: 
wenn eine Drahtantenne (die ja quasi nichts kostet) genauso gut oder 
besser Leistung auskoppeln kann wie eine andere auf der Leiterplatte 
realisierbare Technologie, brauche ich nicht weiter zu suchen.

Ich werde wohl einfach nur ein Stück Draht (als Antenne) und Platz für 
eine SMA-Buchse (um bei Bedarf eine bessere Antenne anschließen zu 
können) vorsehen.

Ein Spectrum Analyzer steht (eigentlich wg. EMV) rum, ein bisschen 
messen kann ich also. Ob reproduzierbar, muss sich weisen. TG oder 
Network Analyzer habe ich leider keinen.

Gruß,

Max

[Michael F. (michael_ng)]

Wie gesagt, bitte von den "Kochrezepten" lösen.
Beim professionellen Antennendesign geht es erst einmal um den zur 
Verfügung stehenden Bauraum und die Verbau- bzw. Einsatzbedingungen. 
Danach kann man dafür die optimale Lösung suchen.

HF-Module kann man einfach "auflöten" aber die Antennenlösung wird damit 
nicht einfacher. Und nein, nur weil ein HF-Modul CE hat, ist das 
Funk-Endprodukt nicht automatisch R&TTE-konform. Das trifft nur für 
wenige genau spezifizierte Fälle zu und ist meiner Erfahrung nach mehr 
Marketing und keine Versicherung.