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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schaltung für Antennenmultiplexer


Autor: Bernd (Gast)
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Guten morgen,

ich Suche eine Lösung oder einen Denkansatz für einen Multiplexer. Mein 
Plan ist an einem RFID Lesegerät mit einer Trägerfrequenz von 125kHz 
mehrere Antennen anzuschließen.

Problem ist, dass für das RFID Modul eine Antennenspannung von Upp = 
270V angegeben ist.
Denke also das die typischen Multiplexer Bausteine der 74HCxxxx Serie 
nicht in Frage kommen.

Hat jemand vielleicht einen Vorschlag für eine IC Lösung oder einen 
Schaltplanansatz?

Bin für jede Hilfe dankbar.

MfG, Bernd

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Was spricht gegen eine klassische Lösung mit Relais?

Autor: Bernd (Gast)
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gegen Relais spricht vor allem das sehr geringe Platzangebot...

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Das verstehe ich nicht ganz.  Eine Antenne in diesem Frequenzbereich
ist naturgemäß alles andere als klein.  Da reicht der Platz nicht mehr
für ein kleines SIL-Relais?  Was macht dich glauben, dass ein vergleich-
barer Halbleiterschalter, der die entsprechenden HF-Spannungen aushält,
nennenswert kleiner wäre?

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Hast Du das Problem privat oder muß das Gerät mal in Umlauf gebracht 
werden?

Autor: Bernd (Gast)
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Es muss auch mal in Umlauf gebracht werden :-)

Die Antenne benötigt natürlich einiges an Platz ist jedoch nur über eine 
Leitung an den Reader angeschlossen so das ich beide Teile Räumlich 
getrennt unterbringen kann.

Seid ihr denn der Meinung das eine Lösung durch Reed-Relais oder 
Halbleiterrelais die beste Lösung ist?
Es gibt einige Fertiglösungen (z.B. von Feig) die keine Relais 
enthalten. Wieso ist das so? Gibt es bei der Relaislösung nachteile oder 
wieso greifen die ehr auf eine komplexe Schaltung ohne Relais zurück?

Gibt es überhaupt sinnvolle alternativen zu Relais für mein Problem?

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Hast Du für die Gesamtschaltung schon eine spezifische Anwendung?

Autor: Bernd (Gast)
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Ich möchte mit der Anwendung lediglich RFID Transponder mit 125kHz 
auslesen.
Die Auslesestationen sind räumlich getrennt wodurch mehrere Antennen 
notwendig sind. Ein besonders schnelles Umschalten oder ähnliches ist 
nicht notwendig...
Es sollen auf Befehl eines µCs nacheinander alle angeschlossenen 
Antennen einmalig abgefragt werden...

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Aha, und wieso ist der Platzbedarf dann so kritisch? Was haste denn für 
ein READER-IC im Einsatz?

Autor: Bernd (Gast)
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Es wird kein Reader IC verwendet sondern eine diskret aufgebaute 
Schaltung mit Atmel Prozessor die als fertige Platine zugekauft ist.

Der Platzbedarf ist kritisch da die Multiplxschaltung in das Gehäuse des 
jetzigen Readers integriert werden muss.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Und von der Multiplexschaltung willst Du wie weit zu den einzelnen 
Antennen gehen? Über Koax?

Autor: Bernd (Gast)
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Aber vielleicht sollten wir mal wieder zur eigentlichen Frage zurück 
kommen...

Gibt es eine sinnvolle alternative zu Relaislösungen?

Autor: Bernd (Gast)
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Ja hinter dem Multiplexer wird vorraussichtlich noch ein kleines 
Anpassungsnetzwerk notwendig sein, aber danach geht es über 50Ohm 
Koaxleitungen zu den Antennen...

Autor: Bernd (Gast)
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Die Länge der Koaxleitungen wird ca. 20cm betragen

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Schon mal ueber einen PIN Dioden Umschalter nachgedacht ?


Gruss Helmi

Autor: Bernd (Gast)
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Ja habe ich aber soweit ich weiß kann ich den ja nur in einer Richtung 
nutzen... Und bei RFID wird die Antenne ja zum Senden und Empfangen 
genutzt.

Wenn ich richtig Informiert bin ist das über die üben angesprochene 
Diodenschaltung nicht möglich oder?

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Der geht in beiden Richtungen. Die Dioden verhalten sich ja in dem Fall 
wie ohmische Widerstaende. Du must nur die Spannung zum Sperren der 
Dioden hoch genug waehlen.

Gruss Helmi

Autor: Bernd (Gast)
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Hast du dazu vielleicht eine Beispielschaltung oder einen Link?

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Im Prizip saehe das so aus
Durch die eine Diode fliesst ein Gleichstrom dadurch ist sie niederohmig
durch die andere fliesst kein Gleichstrom sie ist dadurch hochohmig.
Der Gleichstrom der ueber die Diode fliesst muss natuerlich groesser 
sein als der HF-Strom sonst faengt sie an zu sperren an. Im ungekehrten 
Falle muss die negative Spannung am Schalteingang zum sperren der Diode 
groesser sein als die Maximale HF-Amplitude sonst wuerde sie leitend 
werden.

Mit solchen Schaltungen werden auch Radarantennen umgeschaltet.

Gruss Helmi

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Hier noch ein Link zu dem Thema

http://www.ieee.li/pdf/pin_diode_handbook.pdf

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Noch eine Idee: leite das Antennensignal über Fotowiderstände, die mit 
roten superhellen LEDs durchgeschaltet werden. Die LDRs müssen bei 
Beleuchtung nur niederohmig genug werden.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Davon abgesehen, dass LDRs seit RoHS Mangelware sein dürften (die, die
ich kenne, basier(t)en alle auf CdS als Material), meinst du wirklich,
dass die Dinger 300 Vpp aushalten?

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Zumindest 250Vpp und was das Wichtigste ist: das funktioniert auch. Wir 
haben das vor einiger Zeit mal getestet. Unsere LDRs haben etwa 30 Ohm 
bei voller Beleuchtung gehabt. Der Dunkelwiderstand lag bei >450 KOhm.

Autor: Bernd (Gast)
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Hmm wenn ich das richtig verstehe bekomme ich bei der PIN-Dioden 
Schaltung ein Problem weil die Steuerspannung größer sein muss als die 
Antennenspannung.
Damit bräuchte ich eine Steuerspannung von über 270Vpp... Entspricht 
eigentlich nicht meinen Vorstellungen...

Wie sieht es denn mit einer FET Schaltung aus?
Mit zwei in Serie geschalteten FETs (je ein N-Kanal ein P-Kanal) müsste 
man den Schalter doch auch realisieren können oder? Da habe ich dann den 
Vorteil das ich als Steuerspannung direkt die 5V des µC verwenden 
könnte...
Was sagt ihr dazu?

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Die FETs müssen dann auch die 270V aushalten und die Steuerspannung muß 
auch außerhalb dieses Potentials liegen.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Wie ist es denn mit einem Anpassnetzwerk zwischen Antenne und Umschalter 
?
Die 270Vpp stehen doch nur im Resonanzfall an der Antenne dabei duerfte 
allerdings kaum Strom fliessen. Wenn du nun die Antennenimpedanz auf die 
ueblichen 50 Ohm heruntertransformierts duerften die Spannung erheblich 
kleiner sein und dadurch auch mit ueblichen Steuerspannungen beherschbar 
sein.

Also Antenne -> kleiner Ferrituebertrager -> Pin-Dioden Umschalter -> 
Sender/Empfaenger.

Gruss Helmi

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Haste du eventuell mal Schaltplaene von dem Teil u. der Antenne ?
Vielleicht habe ich da noch andere Ideen.

Autor: Bernd (Gast)
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Wieso muss denn bei einer FET Schaltung die Steuerspannung größer als 
die zu steuernde Spannung sein? Das wäre mir aber neu...

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Nicht die Steuerspannung an sich zwischen Gate u. Source.
Aber da sich deine Source auch auf hohem Potential befinden (270Vpp)
und die Gatespannung sich auf die Source bezieht muss deine 
Steuerspannung dementsprechend auch angehoben werden in bezug auf Masse 
der Schaltung.

Gruss Helmi

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Helmut Lenzen wrote:

> Also Antenne -> kleiner Ferrituebertrager -> Pin-Dioden Umschalter ->
> Sender/Empfaenger.

Du meinst wirklich, dass der Übertrager mit den PIN-Dioden noch
nennenswert kleiner wird als so'n popliges SIL-Relais?

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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FotoR mit LED ist schon recht klein ;-)

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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@Jörg Wunsch

Meinen tue ich da gar nichts.
Ist ist nur eine Loesung fuer die hohen Spannungen an der Antenne die ja 
nur durch die Resonanz entstehen. Auch ist es fraglich eine so 
abgestimmte Antenne ueber eine laengeres Kabel an den Sende/Empfaenger 
anzuschliessen ohne die Resonanzbedingung zu verschlechteren. 
Normalerweise passt man die Antenne ja an 50 Ohm an.

Autor: Bernd (Gast)
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Erstmal vielen dank für die vielen Antworten. Werde mich jetzt erstmal 
daran machen das ganze auf 50 Ohm anzupassen. Ist glaube ich erstmal die 
sauberste Lösung bevor ich mit dem multiplexen der Antennen beginne.

Leider komme ich aber ehr aus der Digitaltechnik, wodurch ich keine 
Erfahrung mit Anpassungsnetzwerken habe.
Kann mir da jemand einen guten Link empfehlen an dem man sich orienieren 
kann oder der einem die Grundlagen dazu vermittelt?

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Im einfachsten Fall besteht die Anpassung aus einem (breitbandigen)
Transformator.  Was wird denn für das Gerät als Antennenimpedanz
angenommen?

Autor: Marco Kapps (marco01)
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Hallo Bernd,

wollte fragen ob eine lösung für den antennenumschalter gefunden hast?
da ich die gleiche augabenstellung hab, jedoch mit 13,56MHz und 5V.

gruß marco

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