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Forum: HF, Funk und Felder Layout einer PCB Loop Antenne für 2,4GHz


Autor: Micha (Gast)
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Hallo zusammen,

bald fange ich mit dem Layout eines Funksenders (mit dem Tranceiver 
CC2500, 2,4GHz), hat jamnd vielleicht brauchbare links, Pdf-Dateien oder 
Info Material besonders über den Antennen-Bereich, bei mir wird eine PCB 
Loop-Antenne sein. Was man so beim Layouten, EMV und Geometrie der 
Antenne beachten oder berechnen muß ????

Gruß

Autor: 3348 (Gast)
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Ein Loopantenne hat fast keine Reichweite. Was spricht gegen einen dipol 
?

Autor: Micha (Gast)
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Dipol ist eine offene Antenna????

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habe eigentlich nicht dran gedacht, da im DS eine geschlossene(loop) 
Antenna empfohlen ist??


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Wäre dankbar für mehr Infos oder Vergeleiche, besonders wie man die 
Reichweite berechnen kann??
(Habe eben meine alten HF Skripte und Bücher vom Keller geholt!!!!)

Gruß

Autor: 3348 (Gast)
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Ei gefalteter Dipol. ok. Passt.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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3348 wrote:

> Ein Loopantenne hat fast keine Reichweite.

Antennen haben gar keine Reichweite (außer, man wirft sie weit weg :).

Ansonsten ist das Quark.  Eine Loop (Ganzwellenschleife) hat knapp ca.
2 dB mehr Gewinn als ein Dipol (je nach genauer Form).  Nicht umsonst
sind Quad-Antennen (viereckige Ganzwellenschleife) bei Funkamateuren
im KW-Bereich recht beliebt.

Autor: Harald (Gast)
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Ein Loopantenne hat fast keine Reichweite. Was spricht gegen einen dipol
?

Blödsinn




Eine Loop (Ganzwellenschleife) hat knapp ca.
2 dB mehr Gewinn als ein Dipol (je nach genauer Form).  Nicht umsonst
sind Quad-Antennen (viereckige Ganzwellenschleife) bei Funkamateuren
im KW-Bereich recht beliebt.


Emma...


Die meisten Antennenformen auf FR4 z.B. sind 8-15dB "leiser" wie ein 
Dipol.
Mal in der "Funksprache" zu sagen.

Gerne werden Schlitzantennen und deren Abwandlungen genommen, habe 
selber schon für 2,4Ghz diverse Patchantennen gebaut, auch 1,5GHz.

Du benötigst die passende Software dazu, oder baust eine Antenne einfach 
nach.

Ansoft HFSS und CST sind ganz ausgezeichnet.

Wichtig ist der Verkürzungsfaktor bei planaren Antennen.


Viel Erfolg


Harald

Autor: Harald (Gast)
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..ach ja...die Impedanz ist natürlich wichtig, in Bezug wo und wie die 
Antennen angebaut werden soll.
Die meisten Chips haben keine 50 Ohm am Ausgang, so dass Du diesen Punkt 
berücksichtigen musst.
Kleiner Realteil und größerer Imaginärteil...etc.

Harry

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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(Dein Quoting ist schrecklich.  Es ist nahezu unmöglich, den zitierten
Artikel von deinen eigenen Teilen zu unterscheiden.)

Harald wrote:

>> Eine Loop (Ganzwellenschleife) hat knapp ca.
>> 2 dB mehr Gewinn als ein Dipol (je nach genauer Form).

> Die meisten Antennenformen auf FR4 z.B. sind 8-15dB "leiser" wie ein
> Dipol.
> Mal in der "Funksprache" zu sagen.

Ja, und?  Was hat das mit einer Loop zu tun bzw. damit dass ein
Dipol besser wäre?

Eine wirkliche Ganzwellenschleife hat prinzipbedingt mehr Gewinn
als ein Dipol.  Wenn du eine Antenne verkürzt, dann ist es egal,
ob das eine Loop oder ein Dipol war, der Gewinn wird immer zurück
gehen.  Das macht den Dipol aber bei gleicher Verkürzung nicht
besser als die Loop (und bei gleicher geometrischer Abmessung
etwa gleichwertig).  Wenn du die Geometrie der Loop stark von einer
gleichmäßig umschlossenen Fläche zu einem länglichen Gebilde hin
verzerrst, nimmt ihr Gewinn ab, bis das ganze Gebilde schließlich
zu einem Faltdipol degeneriert.

Wenn du eine Antenne in ein verlustbehaftetes Dielektrikum packst,
dann werden dessen Verluste natürlich Antennengewinn kosten.  Das
wird dem Dipol dort aber genauso passieren, wie es der Loop
passiert.

Die Antenne vom Atmel RZ200:

http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/...

hat beispielsweise 6,5 dBi Gewinn, auf FR-4.  Das sind > 4 dBd.

Autor: Harald (Gast)
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*hat beispielsweise 6,5 dBi Gewinn, auf FR-4.  Das sind > 4 dBd.*



Sagt der Hersteller.



Na, dann macht mal.
Ich baue diese Antennen u.a. für RFID, GPS und andere Projekte seit ca. 
10 Jahren.

Bei den Antennen ist auch zu beachten, wie die EM-Welle die Antenne 
"verlässt", deshalb sind die Gewinnangaben zu relativieren.
Nicht der Gewinn ist entscheiden, sondern, wie bringe ich die Wellen 
dazu, möglichst wenig im Dielektrikum zu verschwinden.

*Eine wirkliche Ganzwellenschleife hat prinzipbedingt mehr Gewinn
als ein Dipol.  Wenn du eine Antenne verkürzt, dann ist es egal,
ob das eine Loop oder ein Dipol war, der Gewinn wird immer zurück*

Im Freiraum stimme ich sofort zu.
Allerdings verhält sich eine Schleife im Vergleich zum Dipol auf einem 
Medium wieder anders.
Ob ich nun -8dB oder -12dB Antennengewinn habe ist fast egal, am 
Wirkungsgrad muß man feilen und natürlich am Strahlungsverhalten.

Einen guten Wirkungsgrad
Harald

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Harald wrote:

> Sagt der Hersteller.

Der im Gegensatz zu all deinen Behauptungen mit Antennendiagrammen
aufwarten kann.

> Allerdings verhält sich eine Schleife im Vergleich zum Dipol auf einem
> Medium wieder anders.

Wie verhält sie sich dort anders?  Warum eigentlich (durch
welchen physikalischen Effekt bedingt)?

Autor: Jürgen (Gast)
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.
> *hat beispielsweise 6,5 dBi Gewinn, auf FR-4.  Das sind > 4 dBd.*


und ich hatte schon die befürchtung, es gibt keine wunderantennen.  ;-)

Autor: Martin Laabs (mla)
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Das was in dem einen Bild zu sehen ist, ist übrigens keine Loop sondern 
ein Faltdipol. Man mag das zwar theoretisch als Äquivalent betrachten 
können - aber bei der Loop sollte die eingeschlossene Fläche schon 
größer sein.

Viele Grüße,
 Martin L.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Martin L. wrote:

> Das was in dem einen Bild zu sehen ist, ist übrigens keine Loop sondern
> ein Faltdipol.

Ja, mir ging's ja nur darum, die Aussage, auf FR-4 könne man keine
vernünftige Antenne produzieren, zu widerlegen.

Die Dinger überbrücken übrigens mit einem AT86RF230 dran und 3 dBm
Sendeleistung im Freifeld an die 1000 m.

Autor: Micha (Gast)
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Vielen Dank für eure Antworten.

@ Jörg Wunsch:
vielen Dank nochmal für den Link.

Da ich noch ein "Neuling" in der praktischen HF-Technik bin, ist 
eigentlich alles noch ganz fremd für mich.

- Was mich noch interessiert, ist besonders wie sich die (PCB) Antenne 
auf einer standard Platine(FR4, 1.5mm) verhält?

- Im Fall einer Loop, oder Dipol: wie kann ich dann die optimale Fläche 
berechenen? oder wieso soll es denn ein gefalteter Dipol sein und nicht 
ein "normaler" Dipol?

- Muss auf dem anderen Layer unter der Antenne Masse-Fläche sein?
- aufm Top Layer: Wie weit soll die Masse-Fläche von der Antenne sein? 
kann man das alles berechnen?

Bin immmer noch dankbar für Infos und Links.

P.s.: das Rothammel-Buch habe ich eben bestellt, und hoffe dass es 
hilfreich sein wird.

Gruß

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Micha wrote:

> - Was mich noch interessiert, ist besonders wie sich die (PCB) Antenne
> auf einer standard Platine(FR4, 1.5mm) verhält?

Das ist eine Antenne für FR4.  Abgesehen vom allgemeinen Nachteil
jeglicher Materialien, dass deren dielektrische Verluste höher als
die von Luft sind, ist der wesentliche Nachteil bei FR4, dass
insbesondere das epsilon-r ziemlich stark zwischen verschiedenen
Chargen schwankt.

> - Im Fall einer Loop, oder Dipol: wie kann ich dann die optimale Fläche
> berechenen?

Es gibt keine optimale Fläche, sondern nur eine sinnvolle Anordnung
aller Elemente insgesamt.

> oder wieso soll es denn ein gefalteter Dipol sein und nicht
> ein "normaler" Dipol?

Das erklärt dir der Rothammel. ;-)  Beide haben insbesondere einen
unterschiedlichen Fußpunktwiderstand.

> - Muss auf dem anderen Layer unter der Antenne Masse-Fläche sein?

Nein, absolut nicht.  Die gezeigte Antenne ist so konzipiert, dass
auf der gegenüberliegenden Seite kein Kupfer ist.

> - aufm Top Layer: Wie weit soll die Masse-Fläche von der Antenne sein?

Guck dir mal die Bilder des RZ200 an, ich glaube, das ist so ca. 10 mm
weg von der Antenne.  Die Hauptstrahlrichtung ist übrigens gegenüber
der Einspeisung.

> kann man das alles berechnen?

Kaum, aber mittlerweile zumindest mit brauchbarem Aufwand simulieren.

Autor: Micha (Gast)
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- Gibt es einen geometrischen oder anderen Unterschied, was man beachten 
muss, zwischen Transmitter-Antenna und Receiver-Antenna?

Autor: Harald (Gast)
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Wie verhält sie sich dort anders?  Warum eigentlich (durch
welchen physikalischen Effekt bedingt)?



Das frage mal einen Herrn Maxwell bzw. lese :


Microstrip and Printed Antenna Design


Dachte immer, das Funker so etwas wissen.


MfG
Harald

Autor: Klaus (Gast)
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Hallo !


Ich glaube, dass Dir der Rothammel nur bedingt weiterhelfen kann.
Patch-Antennen und deren Abwandlungen werden dort nur sehr rudimentär 
behandelt.
Eine vernünftige Software und ein Analyser zur praktischen Überprüfung 
sind von Vorteil, selbst wenn Du die Antenne 1:1 aufbauen solltest.

Sag mal Harald, bist Du bei einer bekannten dt. Firma in Memmingen 
aktiv?


Gruß Klaus

Autor: Micha (Gast)
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Eine Frage noch: wieso brauche ich soviele Vias vom Top Layer zum 
Bottom(Masse) Layer?? ist die Via-Größe von Bedeutung?

Gruß

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Micha wrote:

> Eine Frage noch: wieso brauche ich soviele Vias vom Top Layer zum
> Bottom(Masse) Layer?

Da jede Leitung oder Fläche (oder jede Lücke in einer Fläche =>
Schlitzantenne), deren Abmessung in die Größenordnung von lambda/4
kommt, selbst wieder eine Antenne ist.  Mit vielen Vias zwischen
großen Masseflächen schafft man eine selbst bei hohen Frequenzen
noch niedrigimpedante Verbindung.

Autor: wawa (Gast)
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hallo micha,

zu deiner info. ich tue das gleiche wie du. wir sollten uns zusammentun.
bei TI hatte ich mal die gerberdaten der gefalteten antenne gefunden.
hier der jetzige link.

http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/cc25...
dort steht eine zip file, swrc065.zip
in dem zip file stehen etliche spl files. lese zuerst das read_me,
### L1.spl ist die Oberseite, CC25xx_Folded_Dipole.spl ist NUR die 
antenne ###
es existiert auch eine design note DN004. da fehlen aber angaben !!! 
z.B. die breite der leiterbahn der antenne. das layout entspricht auch 
nicht dem foto, aber so kenne ich TI. die daten kann man dem gerber file 
entnehmen.
die an den enden der antenne zurueckgezoge masseflaeche ( im bild zu 
sehen ) halte ich fuer richtig, dass der quarz aber in den leerraum der 
antenne ragt, ist quark.
ist aber im layout nicht vorhanden. ich konnte bisher KEINE aussage 
ueber die "richtigen" daten bekommen, suche aber noch.

wenn du noch mehr brauchst - melde dich

gruss

wawa

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