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

Autor: Micha (Gast)
Datum: 02.05.2008 11:40

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)
Datum: 02.05.2008 11:42

Ein Loopantenne hat fast keine Reichweite. Was spricht gegen einen dipol
?
Autor: Micha (Gast)
Datum: 02.05.2008 11:58
Dateianhang: CC2500_Antenna.JPG (32,2 KB, 152 Downloads)
preview image for CC2500_Antenna.JPG

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)
Datum: 02.05.2008 14:12

Ei gefalteter Dipol. ok. Passt.
Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
Datum: 02.05.2008 17:56

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)
Datum: 02.05.2008 20:08

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)
Datum: 02.05.2008 20:10

..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
Datum: 02.05.2008 22:03

(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)
Datum: 03.05.2008 08:40

*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
Datum: 03.05.2008 11:11

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)
Datum: 03.05.2008 11:26

.
> *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 L. (mla)
Datum: 03.05.2008 12:00

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
Datum: 03.05.2008 12:05

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)
Datum: 03.05.2008 16:30

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
Datum: 03.05.2008 17:11

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)
Datum: 03.05.2008 17:39

- Gibt es einen geometrischen oder anderen Unterschied, was man beachten
muss, zwischen Transmitter-Antenna und Receiver-Antenna?
Autor: Harald (Gast)
Datum: 03.05.2008 18:05

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)
Datum: 03.05.2008 18:25

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)
Datum: 04.05.2008 16:05

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
Datum: 04.05.2008 19:54

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.

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