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Forum: HF, Funk und Felder Antennenanpassung si4735


Autor: Daniel P. (ppowers)
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Guten Abend!

Ich versuche gerade ein Projekt mit dem FM/AM/LW-Tuner IC si4735 von 
Silicon Labs durchzuziehen. In meinem Fall wird nur das FM-Frequenzband 
(87.5 bis 107.9 MHz) verwendet.
Der Chip bringt bereits mit einer einfachen, ca. 1.2 m langen 
Drahtantenne direkt am Antenneneingang des ICs brauchbare Ergebnisse. 
Allerdings würde ich gerne das optimale Antennendesign für den Chip 
finden.
Im Anhang befindet sich ein Auszug aus dem Datenblatt des si4735, dort 
sind auch die Kennwerte des LNA angegeben.
Ich frage mich nun, wie ich mit diesen Daten eine Antennenanpassung 
vornehmen kann!? Es soll weiterhin eine Drahtantenne verwendet werden.
Wie berechne ich nun die nötigen Komponenten, um ein 50 Ohm Netzwerk zu 
erhalten?
Hat vielleicht jemand die Muße, mir hier auf die Sprünge zu helfen? 
Natürlich wären auch Tips fürs Selbststudium willkommen, leider fehlt 
mir hier völlig der Startpunkt...

Gruß & Dank
Daniel

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

was erwartest Du denn für einen Fußpunktwiderstand bei einer 
Drahtantenne?
Was willst Du erreichen? Leistungsanpassung? Rauschanpassung?

Ich denke, dieser IC ist nicht unbedingt dazu entwickelt, um einen 
Empfänger für UKW-Fernempfang zu bauen.
Die Wurfrichtung der Drahtantenne wird merklich mehr Einfluß haben als 
die Anpassung. Für zu kurze Antenne und fehlendes/schlechtes 
Gegengewicht dürfte der für UKW relativ hochohmige Eingang schon eine 
recht gute Wahl sein.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Hewlett (Gast)
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http://www.b-kainka.de/SI4735Scan.html

da kann man sich 2 Datenblätter runterladen.
Bei FM hat der IC einen Eingangswiderstand von ca.5 kOhm

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

Hewlett schrieb:
> http://www.b-kainka.de/SI4735Scan.html
>
> da kann man sich 2 Datenblätter runterladen.
> Bei FM hat der IC einen Eingangswiderstand von ca.5 kOhm

Genau diesen Auszug des Datenblattes hat er doch oben gepostet, u.a. 
deshalb ja meine Anmerkung...

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Daniel P. (ppowers)
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Guten Morgen und Danke für die Infos!

> was erwartest Du denn für einen Fußpunktwiderstand bei einer
> Drahtantenne?
Wie gesagt, davon habe ich eigentlich keine Ahnung.
> Was willst Du erreichen? Leistungsanpassung? Rauschanpassung?
Ich denke, ich würde gerne die Leistung optimieren.

In Beispielschaltungen, z.B. auch hier (letztes Schaltbild auf der 
Seite)
http://www.elexs.de/SI4735d.html
ist der Antenneneingang mit einem LC-Netzwerk bestückt. Es war nun mein 
Wunsch, den Sinn dieser Bauteile zu ergründen und am liebsten auch die 
Berechnungsvorschriften für die Bauteilwerte zu verstehen :-)

Wenn Deiner Meinung nach aber die Anpassung einer Drahtantenne von Natur 
aus aussichtslos ist, dann würde ich das auch hinnehmen und nur einen 
ESD-Schutz am Antenneneingang vorsehen.

Gruß
Daniel

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

Daniel P. schrieb:
> In Beispielschaltungen, z.B. auch hier (letztes Schaltbild auf der
> Seite)
> http://www.elexs.de/SI4735d.html
> ist der Antenneneingang mit einem LC-Netzwerk bestückt. Es war nun mein
> Wunsch, den Sinn dieser Bauteile zu ergründen und am liebsten auch die
> Berechnungsvorschriften für die Bauteilwerte zu verstehen :-)

Naja, das größere Problem, das hier auftritt, ist es, eine Version die 
Ankopplung der Antennen bei AM und FM zu finden.

LW/MW sind gut mit einer Ferritantenne zu erledigen, da der AM-Eingang 
intern mit einer C-Diode automatisch abgestimmt wird, ist man da dann 
ganz gut im Rennen.
Bei Kurzwelle ist Ferritantenne nicht mehr sinnvoll, zumindest jenseits 
des 49m Bandes. Da ist eine Stabantenne effektiver und da kann man die 
dann die UKW-Antenne mitnutzen, wenn man die gut zusammensperrt.

Bei FM ist das Problem, daß man einen breitbandigen Eingangskreis haben 
muß, weil der Chip da nichts abstimmt. Eingangskapazität ist mit rund 
5pF angegeben, wenige Windungen (3-7 würde ich schätzen) zwischen 
Antennenanschluß und GND dürften also irgendwo mit diesen 5pF in 
Resonanz im UKW-Band sein.

Diese Resonanz würde jetzt die Empfindlichkeit durchaus verbessern, wenn 
der Schwinkreis eine brauchbar hohe Güte hat.
Dann müßte er aber über das UKW-band mit abgestimmt werden, sonst 
verliert man nebend er Resonanzfrequenz viel mehr. Wäre also  nur für 
ein 1-Sender-Radio sinnvoll.

Jetzt kann man die Güte schlecht genug machen oder den Schwingkreis z.B. 
mit einem Widerstand bedämpfen, um ihn auf die nötigen (108-87 = 21MHz) 
Bandbreite zu bekommen.
Dann ist der Gewinn aber vermutlich nahe 0 und man kann das auch 
weglassen.

Alles nicht berechnet, nur abgeschätzt, auch nach eigenen Experimenten 
zum Thema UKW-Tuner-Bau vor etlichen Jahren.

> Wenn Deiner Meinung nach aber die Anpassung einer Drahtantenne von Natur
> aus aussichtslos ist, dann würde ich das auch hinnehmen und nur einen
> ESD-Schutz am Antenneneingang vorsehen.

2 Dioden antiparallel zwischen Eingang und GND, müte mal schauen, was da 
früher in UKW/TV-Tunern genommen wurde.
Oder kleine HF-Drossel, die Statik auch ableitet.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Daniel P. (ppowers)
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Hallo Michael,

vielen Dank, dass Du Dir die Zeit genommen hast, mir die Zusammenhänge 
nahezubringen. Ist soweit eigentlich ganz einleuchtend. Dann werde ich 
wie empfohlen auf die zusätzlichen Bauteile verzichten und mir den 
Aufwand sparen :-) Wie gesagt, eigentlich ist der Empfang ja bereits 
ganz gut - und dies sogar trotz eines Klasse-D-Verstärkers in 
unmittelbarer Nähe auf der Platine. Es wunderte mich nur, warum in 
Beispielschaltungen trotzdem erhöhte Anstrengungen zur Antennenanpassung 
unternommen wurden...

Für den ESD-Schutz habe ich mir bereits vor einiger Zeit Dioden des Typs 
PRTR5V0U2X ausgesucht, da diese eine besonders niedrige Kapazität 
aufweisen:
http://www.nxp.com/documents/data_sheet/PRTR5V0U2X.pdf
Ich glaube, mit diesen Teilen fahre ich ganz gut...

Dank & Gruß
Daniel

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

Daniel P. schrieb:
> Hallo Michael,
>
> vielen Dank, dass Du Dir die Zeit genommen hast, mir die Zusammenhänge
> nahezubringen. Ist soweit eigentlich ganz einleuchtend. Dann werde ich
> wie empfohlen auf die zusätzlichen Bauteile verzichten und mir den
> Aufwand sparen :-) Wie gesagt, eigentlich ist der Empfang ja bereits
> ganz gut - und dies sogar trotz eines Klasse-D-Verstärkers in
> unmittelbarer Nähe auf der Platine. Es wunderte mich nur, warum in
> Beispielschaltungen trotzdem erhöhte Anstrengungen zur Antennenanpassung
> unternommen wurden...
Naja, man kann da sicher noch was machen. Ob es letztlich den Aufwand 
wert ist, steht auf einem anderen Blatt. Spätestens, wenn am geplanten 
Empfangsort mit der genutzten Antenne der gewünschte Sender probleme 
macht, würde ich da auch schauen. Allerdings erstmal, ob ein anderer 
halbwegs brauchbarer Empfänger mit der Antenne wirklich merklich besser 
wegkommt. ;-)
Nur, wenn der SI4735 da dann erkennbar schlechter abschneidet, würde ich 
was versuchen.

Ich muß meinen auch mal wieder in Angriff nehmen, habe nur auf dem 
Steckbrett mal kurz rumprobiert und war auch sehr angenehm überrascht.

Ich weiß nur nuch nicht, was es werden soll. ;)
Ein paar ClassD-Samples von TI und Maxim liegen auch noch da, bisher nur 
den TPA3000 mal im Einsatz gehabt, allerdings das Board nicht von mir 
geroutet, nur die Schaltung und das dient auch mehr zum Krach machen als 
zum Musik hören.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Daniel P. (ppowers)
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Haloo,

>Naja, man kann da sicher noch was machen. Ob es letztlich den Aufwand
>wert ist, steht auf einem anderen Blatt. Spätestens, wenn am geplanten
>Empfangsort mit der genutzten Antenne der gewünschte Sender probleme
>macht, würde ich da auch schauen. Allerdings erstmal, ob ein anderer
>halbwegs brauchbarer Empfänger mit der Antenne wirklich merklich besser
>wegkommt. ;-)
>Nur, wenn der SI4735 da dann erkennbar schlechter abschneidet, würde ich
>was versuchen.
Nunja, an dieser Stelle bin ich noch unschlüssig. Im Kölner Raum hatte 
ich mit meinem Setup relativ schlechten Empfang, wenige Sender, 
teilweise kein Stereo und kein RDS. Der Empfang ist an diesem Standort 
allerdings grundsätzlich schlecht, auch andere FM-Tuner haben Probleme, 
wenn auch subjektiv nicht so gravierend.
In der Harzregion ist der Empfang hervorragend, ein Haufen Sender und 
eigentlich durchweg gute RSSI / SNR - Werte. Stereo und RDS somit 
keinerlei Problem.

>Ich muß meinen auch mal wieder in Angriff nehmen, habe nur auf dem
>Steckbrett mal kurz rumprobiert und war auch sehr angenehm überrascht.
Ja, wirklich ein prima Chip!

>Ein paar ClassD-Samples von TI und Maxim liegen auch noch da, bisher nur
>den TPA3000 mal im Einsatz gehabt, allerdings das Board nicht von mir
>geroutet, nur die Schaltung und das dient auch mehr zum Krach machen als
>zum Musik hören.
Ich habe die aktuelle Schaltung mit einem "MAX9715: 2.8W, Low-EMI, 
Stereo, Filterless Class D Audio Amplifier" von Maxim aufgebaut. 
"Filterless" ist der Chip aber in dieser Anwendung völlig unbrauchbar. 
Das Frequenzband zwischen 10 und 150 MHz ist dann stark verrauscht. Ein 
zweipol-Butterworthfilter an beiden Verstärkerausgängen beseitigt diese 
Störungen zum Glück aber nahezu restlos.

Gruß
Daniel

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

Daniel P. schrieb:
>>Nur, wenn der SI4735 da dann erkennbar schlechter abschneidet, würde ich
>>was versuchen.
> Nunja, an dieser Stelle bin ich noch unschlüssig. Im Kölner Raum hatte
> ich mit meinem Setup relativ schlechten Empfang, wenige Sender,
> teilweise kein Stereo und kein RDS. Der Empfang ist an diesem Standort
> allerdings grundsätzlich schlecht, auch andere FM-Tuner haben Probleme,
> wenn auch subjektiv nicht so gravierend.
> In der Harzregion ist der Empfang hervorragend, ein Haufen Sender und
> eigentlich durchweg gute RSSI / SNR - Werte. Stereo und RDS somit
> keinerlei Problem.

Hmm, da würde ich mich dann wohl erstmal an alte Bastelzeiten erinnern:
Luftspule, ein paar mm Durchmesser, so um 4 Windungen rum, Trimmer 4/20p 
parallel (oder Festkondensator 22p und Biegeabgleich...), Anzapfung für 
Antenne erstmal nach der ersten Windung von GND und das zur 75 Ohm 
Anpassung erklären. Müßte man eben schauen, ob es a) überhaupt was 
bringt und ob es so b) breitbandig genug ist.

Anleihen für den Eingangskreis bei alten diskreten UKW-Tunern nehmen, 
auch in der Röhrenecke mal schauen.

Die ca. 5k Eingangswiderstand passen da recht brauchbar.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Peter Benner (Gast)
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Hallo,

habe etwas rumexperimentiert mit UKW Antennen am Si4735. Gegenüber der 
empfohlenen Version (1,5 m Draht und 270 nH, 100 pF Koppelkondensator) 
habe ich eine Verbesserung von mehr als 3 dB mit einem kleinen HF Trafo 
erreicht.

Der Trafo ist in einen Ferrit-Doppellochkern gewickelt, primär 2 
Windungen 0,1 CUL, sekundär 5 Windungen 0,1 CUL. Der Kern ist ein alte 
Siemens Doppellochkern B62152-A8-X17 (ca. 2,5 x 3,3 x 2 mm). Primär eine 
Seite = Antenne, adere Seite Masse, sekundär eine Seite Masse, andere 
Seite FM Eingang.

Autor: Daniel P. (ppowers)
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Hallo,

ich habe auf Basis der letzten beiden Beiträge noch ein wenig mit dem 
Chip herumexperimentiert. Eines dieser Experimente hat mir der Chip 
allerdings übel genommen, jedenfalls empfägt er nun nur noch Rauschen. 
Es ist mir etwas unerklärlich, wie dies passieren konnte, da ich 
eigentlich nur Wert und Anordnung von Spule und Koppelkondensator 
variiert habe (was ist denn nun richtig, erst Spule gegen GND und dann 
Koppelkondensator oder andersherum (aus Sicht des 
si4735-Antenneneingangs)?)

Eine großartige Verbesserung der Empfangseigenschaften zu meiner 
Ausgangsschaltung (nur einen 22pF Koppelkondensator und dann direkt 1,5m 
Wurfantenne) habe ich allerdings bis dahin nicht erreichen können.

Womit ich bisher auch ein wenig Schwierigkeiten hatte ist der Empfang 
von RDS-Daten. Weiß jemand, welche RSSI / SNR-Werte mindestens erreicht 
sein müssen, damit RDS sauber empfangen wird? Selbst bei RSSI > 50 und 
SNR > 30 ist der Empfang unzuverlässig.

Welche Werte für die Stereo Blend Thresholds sind empfehlenswert? Mit 
den Defaultwerten erhalte ich nur selten Stereoempfang.

Gruß & Dank
Daniel

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Ein guter Empfänger kann RDS noch einwandfrei decodieren, wenn selbst 
der Mono-Empfang nicht mehr wirklich verständlich ist - also nahe an der 
Rauschgrenze.

Autor: Daniel P. (ppowers)
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> Ein guter Empfänger kann RDS noch einwandfrei decodieren, wenn selbst
> der Mono-Empfang nicht mehr wirklich verständlich ist - also nahe an der
> Rauschgrenze.
Das hatte mich auch gewundert. Nun, der si4735 kann es auch - zumindest 
wenn man ihm einen korrekten Referenztakt zur Verfügung stellt. :-)
Weicht dieser Takt von der erwarteten Frequenz ab, so ist der Chip 
(natürlich) nicht mehr in der Lage ein Stereosignal zu empfangen und der 
RDS-Dekoder spuckt auch nur noch Hieroglyphen aus.

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