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Forum: HF, Funk und Felder Antennenschleife auf Leiterplatte?


Autor: MarkusK (Gast)
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Ich muss eine Sendeeinheit mit einer Antenne, die auf der Leiterplatte 
integriert ist entwickeln. Die Antenne muss dringend auf der Platine 
sein, da das ganze in einem sehr kleinen Gehäuse untergebracht werden 
muss und da kein Anschluss für eine externe Antenne vorgesehen ist.

Nun ist meine Problem das Design der Antenne und des Anpassnetzwerks.
Bin kein Nachrichtentechniker und deswegen kenne mich da ned so aus.

Frage 1: Wie muss die Leiterschleife , also Antenne aussehen? Habe 
nämlich einfach ein Rechteck im Top-Layer gezogen. Darunter habe ich 
keine Groundfläche oder sonstige komponenten. Das eine Ende hängt am 
Anpassnetzwerk und das andere ist mit einem Kondesator von 10pF gegen 
GND.
Nur das ding tut nicht.
Habe mir dann aus leiterdraht eine Schleife, die eingeschnürt ist 
zurechtgebogen und den Leiterahmen vom Netzwerk abgetrennt und das ding 
funkte.

Hat jemand schon Erfahrung  mit solchen Antennen, oder gibts irgendwo 
einen Link wie man sowas baut oder berechnet?

Dazu gleich meine zweite Frage:
Wie berechnet man das Anpassnetzwerk. Ich weiss nur dass man an den 
Ausgang der Sendestufe einen Kondenstaor mit ca 5pF hängt um die 
Oberschwingungen zu unterdrüchken, aber dann ist es mit meinem Wissen 
schon vorbei.

Das ganze soll eine Trägerfequenz von 433MHz haben. Später ist eine 
Variante mit 315MHz geplant und da brauche ich dann ein anderes 
Anpassnetzwerk.

Gruss

Autor: Franceso (Gast)
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microchips hat da AN wo berechnungen und beispiele sind

Autor: Funkamateur (Gast)
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Hallo Markusk, Gast,
es gibt viel Antennenformen. Die Amateurfunker können dir da helfen. 
www.darc.de Aber sag ist die ganze Antenne das Gehäuse. Soll das Gehäuse 
nur in eine Richtung strahlen. Was ist das Ziel der Sendeeinheit. Hat 
diese am Empfänger eine vertical oder horizontalen oder welche 
Polarisation. Wie gross ist der Abstand und welche Sendeleistung planst 
du. Gibt es im Umfeld Menschen, Fauna und Flora oder strahlt die Antenne 
frei ab. Hast du ein Eagle Layout gemacht. Hast du in der Gegend einen 
Ortsverand und vielleicht dort einen Lehrer der kann sich eben die 
Antenne ansehen und durchmessen ob sie die richtige Länge hat. Welchen 
Antennengewinn und welche Impendanz benötigst du.  Was willst du 
übertragen Daten, Audio,Video. Welche Modulationsart verwendest du und 
welche Filterbreite hast du verwendet. Muss die Antenne nur senden oder 
auch empfangen. Wie sehen deine Oberwellen aus. Nicht nur die ersten 
sondern die nächsten 4. Auch das könnte von den Amateurfunker am 
Messplatz mal eben durchgemessen werden.

Autor: MarkusK (Gast)
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das ganze hat nicht mit amateurfunk z tun. Es sollen lediglich Daten an 
eine Steuereinheit gesendet werden (sind etwa 120bit). Die Antenne soll 
lediglich dem Senden dienen. Das Gehäuse soll NICHT die antenne sein. es 
soll lediglich die Leiterschleife die antenne sein. Die Sendestufe ist 
Programmierbar was den Sendepegel betrifft und das ist auch so gewollt. 
Ich möchte das das Ding wenn verlangt nur im Umkreis von wenigen cm 
sendet oder gegebenenfalls wenn verlangt auch durch Wände durchfunkt.

Was die Modulationsart betrifft soll sowohl FSK als auch ASK 
funktionieren, jedoch immer auf der 434MH als Trägerfrequenz. Nur das 
timing sieht etwas anders aus.
Ein Layout liegt als anhang. Ich denke zunächst mal das die Antenne, im 
Layout rechts unten freistehendes Rechteckrähmchen eingeschnürt sein 
sollte. Oder liege ich da falsch. So wie sie da zu sehen ist hat mir ein 
Kollege den Tip gegeben.

Autor: MarkusK (Gast)
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sorry Anhang geht irgendwie nicht. Nochmal eben.

Autor: Henrik J. (henrikj)
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Hi!

Ich hab von Funk auch keine Ahnung. Geschweige denn Antennen.

Aber um (ggf) mehr Platz für die Antenne zu haben, empfehle ich dir 
passive Komponenten in der Größe 0402. Da sparst du ne Menge Platz. 
Gibts z.B bei Digikey. 0603 C's gibts auch schon bei Reichelt.

Autor: Philipp Sªsse (Gast)
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Also: gleiche Geometrie aus Draht funktionierte? Mögliche Ursache: je 
nach Leiterplattenmaterial ist das Zeug durchaus nicht EM-neutral. Geht 
es, wenn Du die Drahtschleife auf die Leiterplatte klebst?

Autor: Aufreger deluxe (Gast)
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Und zur Simulation eignet sich sehr schön der Ansoft Designer. Von 
diesem Programm gibt es auch eine kostenlose Studentenversion.

Autor: MarkusK (Gast)
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Ja die zurechtgebogene Drahtantenne funktionierte und funktioniert noch 
immer. Die Drahtantenne war sogut wie auf der Platine geklebt, habe sie 
einfach an die Leiterplatte gelötet, Null Ohm Widerständen sei dank.

Autor: Amateur (Gast)
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Mach doch "einfach" dein Amateurfunkzeugnis. Dann weißt du wie eine 
Antenne gemacht sein muss, und du kannst sogar legal deinen Sender 
bauen.

Autor: MarkusK (Gast)
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Nun das mit dem Schein kommt im mOment nicht in Frage...Zeit ist knapp 
bei dem Projekt.

Autor: M. Beffa (m_beffa)
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die einfachste Form der Antenne is n Dipol.. geh mal auf wikipedia und 
lies ein bisschen über die Antennen...

Wie gesagt gibt es dutzende Foren, und dutzende Formen von Antennen je 
nachdem was für ein Abstrahlverhalten und was für ein Gewinn gewünscht 
is...

dabei ist die mechanische länge meistens irgend ein ganzahliges 
Verhältnis der Wellenlänge... z.b. ein lamda/2 dipol... der hat die 
halbe wellenläng von 433 Mhz...

nur so als beispiel

grüsse

Autor: (geloescht) (Gast)
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Autor: MarkusK (Gast)
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Nun das Layout is echt nicht das beste. Es soll j azunächst auch nur ein 
Testboard werden um die Funkktion der Sendestufe zu Testen.

Meine Vermutung ist halt die, dass ich dabei keine richtige 
Leiterschleife habe, die eine Fläche umschliesst sondern nur so ein 
undefinierbares Rechteck.

Autor: Arno H. (Gast)
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Sowas dürfte einfacher sein:
http://www.google.de/search?hl=de&sa=X&oi=spell&re...
Allerdings nicht fürn Geiz ist geil-Preis zu bekommen.
Ca. 100 Links führen zu RS-Components.
Arno

Autor: MarkusK (Gast)
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Ist mir schon klar dass das ganze wohl oder fertig da liegt. Ich brauche 
jedoch erstens ne programmierbare Sendestufe und zweitens die Antenn auf 
der Leiterplatte. Es soll später in eine Testumgebung eingebunden 
werden.

Autor: (geloescht) (Gast)
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Autor: Christian Fasthuber (fasti)
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Hi!

Ich würde dir empfehlen statt der Boardantenne eine SMD-CHipantenne zu 
benutzen, die brauchen nur eine Groundfläche und sind von der Baugröße 
sehr klein. Platinenantennen haben einen beschissenen Wirkungsgrad und 
sind vom Layout her sehr kritisch, da sie von der Impedanz her auch 
passen müssen. Da hilft ein Anpassnetzwerk nur bedingt. Ein einfacher 
Drahtdipol (mit Anpaßnetzwerk) sollte die Aufgabe auch gut und vor allem 
sehr billig lösen können.

ciao

Fasti

Autor: Hauke Radtki (lafkaschar) Benutzerseite
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In den ganzen billig wetterstationen habe ich gesehen, dass das 
Platinenmaterial in der leiterschleife rausgefräst wurde, in wie fern 
das was bringt oder warum kann ich dir nicht sagen.

Autor: (geloescht) (Gast)
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Autor: Einer wie Keiner (Gast)
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bei dem sender meiner Funksteckdosen wurde wohl auch erst versucht, das 
über eine Platinenantenne zu lösen. dann einmal eine leiterbahn 
durchtrennt, an der richtigen stelle ein kabel angelötet, heißkleber 
drauf und fertig war die neue Antenne. Das wird so als neuteil 
ausgeliefert. Mir solls egal sein, es funktioniert, deutet aber nicht 
unbedingt auf maximale qualität oder gar ein komplett durchdachtes 
design...

Soviel OT einfach mal von meiner Seite.

Autor: MarkusK (Gast)
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Ich bin ja sehr dankbar um jeden vorschlag oder Tip wie man eine Antenne 
realisieren kann.
Jedoch gehts hier einfach darum eine Leiterschleife auf der Platine zu 
ziehen, dia auch als antenne funktioniert. Es soll lediglich eine 
Strecke von wenigen metern überwunden werden, d.h. das ding muss nicht 
die Top Leistung haben, denn mein Transmitter ist was den Pegel betrifft 
sehr fein einstellbar über SPI bus.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Eine Antenne in Ringform heißt üblicherweise Ringantenne oder 
Magnet(ische)antenne. Dummerweise findet Google mit "Magnetantenne" vor 
allem Antennen mit Magnetfuß fürs Auto.

Hier eine Diplomarbeit für eine Ringantenne im 70cm-Band:
http://members.aon.at/4putz/Arbeiten/FunkdatenGesamt.pdf

Autor: Philipp (Gast)
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Wenn ich hier dauernd dieses Amateurfunkgesülze höre! Ja, ich habe auch 
vor langer Zeit mal die Prüfung gemacht. Gestatten, DB8KF. Was man da 
über Antennen lernt, wird im Studium in HF-Technik in der ersten Woche 
abgehakt.

Sicher, wenn man hobbymäßig Antennen konstruieren will, gibt es sehr 
gute Literatur aus dem Amateurfunkbereich. Die darf man aber auch ohne 
Lizenz lesen und kann sich direkt damit beschäftigen, anstatt all das 
unnütze Zeug zu lernen, das für die Amateurfunkprüfung gebraucht wird.

Und legaler wird der Betrieb durch den Schein auch nicht; so war es 
zumindest damals: sobald die Anlage funktionierte, war sie keine 
Entwicklung mehr und fiel deshalb nicht mehr unter die 
amateurfunkrechtliche Betriebserlaubnis. Weiß nicht, ob sich das 
geändert hat.

Ich habe meinen Schein lange zurückgegeben. Und wenn ich hier die 
Kommentare der einzig wahren Sachverständigen lese, schwanke ich 
zwischen Seufzen und Grinsen.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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wie man sieht gibt es unter den 80000 Amateuren auch ein paar 
Dummschwätzer.

Lies die Diplomarbeit mal durch, das scheint genau für Deinen Fall zu 
passen.

Autor: MarkusK (Gast)
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Ja in der Tat die Diplomarbeit hilft mir weiter. Wenn auch ich noch 
nicht alles verstehe.

Was meint er mit Widerstandstransformation? Ist das sowas wie bei einer 
Leitungsanpassung im Smith Chart?

Ausserdem woher kenne ich die Impedanz meiner Leiterschleife? Es gilt 
doch als grobe Faustregel 1mm Leiterbahn entspricht etwa 1nH. Somit 
hätte ich etwa 21nH Leitunginduktivität. In der Diplomarbeit steht aber 
noch eine andere Formel. So jetzt stellt sich die Frage, bzw. mehrere.

1. Wo ins Anpassnetzwerk gehen die Transformierten Widerstände und
2. Es gibt ja die möglichkeit der elektrischen verlängerung der einer 
kurzen Antenne mit hilfe von Induktivitätäten in Reihe, d.h. wenn meine 
Antenne 21nH hat( vorausgesetzt die fausregel ist anwendbar)ich aber 
eine Antenne mit etwa 70mm also 70nH bräuchte, dann müsste ich eine 
Induktivität mit 49nH in Reihe schalten.

Gruss

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Ich habe mal im "Rothammel" nachgeschaut, und der verweist wieder auf 
eine Veröffentlichung in der "CQ-DL" 4/1983. Diese Antenne ist zum 
Aufstecken auf ein Handfunkgerät gedacht und hat einen Umfang von 15 cm, 
also etwa 5 cm Durchmesser.
Magnetantennen sind üblicherweise klein gegen die Wellenlänge und damit 
ziemlich schmalbandig, müssen also genau abgeglichen sein.

Autor: arc (Gast)
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Autor: MarkusK (Gast)
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Na das sind endlich mal hilfreiche Links. Was das Design der Antenn 
betrifft bin ich schon weiter aber das Anpassnetzwerk macht mir noch 
etwas Kopfzerbrechen


gruss

Autor: Gast (Gast)
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Ich weiß nicht ob ich vielleicht auch einen kleinen Beitrag zur Hilfe 
leisten kann.

Eine Leiterschleifenantenne kann man mit einem Parallelschwingkreis 
vergleichen. Die Spule wird durch die Leiterschleife gebildet. Zur 
Abstimmung der Antenne muß ein Parallelkondensator gefunden werden, der 
zusammen mit der Leiterschleife (->Spule) die gewünschte 
Resonanzfrequenz bildet (z.B. 433,92MHz).
Gewöhnlich ist der Verlustwiderstand eines derartigen 
"Parallelschwingkreises" in der Größenordnung von mehreren kOhm. Die 
Ausgangsimpedanz des Sendebausteins ist kleiner (beim PCF7900 handelt es 
sich, glaub ich, um ein Openkollektor Design, was prinzipiell einer 
relativ hohen Ausgangsimpedanz entspricht die, vermutlich, in abhängig 
von der gewählten Ausgangsleistung in der Größenordnung von 200Ohm bis 
ca. 1kOhm liegen wird.) Das bedeutet um ein Maximum an Sendeleistung 
durch die Leiterschleifenantenne (=Loopantenne) auskoppeln zu können muß 
die Ausgangsimpedanz des Sendebausteins auf die Impedanz der Antenne im 
Resonanzfall hochtransformiert werden. Diese Transformation kann man 
durch eine "Widerstandstransformation" durchführen, welche mit 2 in 
reihegeschalteten Kondensatoren erfolgen kann. Die Gesamtkapazität der 
in Reihe geschalteten Kondensatoren muß dem Wert entsprechen, der für 
eine Resonanz bei z.B. 433,92MHz benötigt wird (fr=1/(2*pi*sqrt(L*C)) 
C=C1*C2/(C1+C2).
C2/C=Ausgangswiderstand PCF7900/Verlustwiderstand des 
"Parallelschwingkreises"
Der Ausgang des Sendebausteins wird dann parallel an C2 angeschlossen. 
Damit sollte dann die Widerstandstransformation erfolgt sein. Zu 
beachten ist jedoch, daß dabei auch die parasitären Kondensatoren auf 
dem Board wie auch vom IC mit in C2 einfließen. Des weitern ist zu 
beachten, daß, so weit ich weiß, der PCF ein "Antennentuning" besitzt, 
wonach der Baustein intern an seinem Ausgang in gewissen Grenzen C2 
selbst einstellen kann (etliche pF). Das bedeutet, das externe Bauteil 
C2 muß entsprechend kleiner gewählt werden.

Ich hoffe ich konnte etwas weiterhelfen.

Viel Erfolg

Autor: Hans Grüner (weakbit)
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Ich habe auch so ein Projekt leider kamm Ich hier zum Themenstart zu 
spät.
Es gibt auch ein Einschlägigess gebarauchtes Buch Namens "Karl 
Rothammel"
Ich habe mir eines aus dem Jahr 1969 aus dem Netz bestellt echt Super.
Dort steht beschrieben über die Antennenverkürzung (die Geschwindigkeit 
der Welle nimmt im Leitermaterial ab) auf einem z.B. FR4 Material mit 
einem Epsilon-r von 4,6 das ist total Wichtig sonst bekommst Du nie eine 
gut funktionierende Antenne zusammen.
Wichtige Fakten sind die Leiterbahnbreite (w), der Abstand zur 
Massefläche Sie stellt das gegengewicht der Antenne dar die Ankopplung 
an das Raumfeld beträgt 120*Pi das sind ca.~377Ohm, Das Epsilon-r des 
Leiterplattenmaterials z.B FR4 mit 4,6
Nach meiner Erfahrung hat die

 Im inneren der Platine ist Z0=50Ohm mit dem unten genannten APPCAD 
kannst Du Dir den Balun mit der Anpassung (Bauteilausrechner) gleich 
selber mal ausrechnen lassen.
Ein gutes freies Rechenwerkzeug bietet Dir Agilent APPCAD das finde Ich 
nicht schlecht dort kannst Du die Microstripleitungen selbst berrechnen 
aber Achtung auf mm umschalten.

weakbit

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