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Forum: HF, Funk und Felder Antenne für UHF RFID - Verständnisfragen


Autor: Martin (Gast)
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Hallo,

ich würde gerne eine Antenne für einen UHF RFID Reader bauen.

Von einem funktionierenden Gerät habe ich mir den Aufbau im Anhang 
"abgeschaut".
Schwarz: RG58-Kabel
Grau: Schirm des Koax-Kabels
Blau: Seele des Koax-Kabels
Orange: unisolierter Cu-Draht, ca. 1,5mm²

Die Antenne soll für den Frequenzbereich 868 MHz sein.

Kann mir von euch jemand sagen, nach welchen Begriffen ich suchen muß um 
eine technische Erklärung der Antenne (Yagi?) zu bekommen?

Weiterhin würde mich interessieren, wie lang die Cu-Schleife sein muß 
(in Abhängigkeit zur Wellenlänge)?

Welche Größe soll der eingezeichnete Widerstand haben?

Wenn ich es richtig verstanden habe, geht es hier um eine Anpassung 
zwischen unbalanced (Koax) zum balanced-Aufbau (Dipol)?

Würde mich sehr freuen wenn ihr mir ein bißchen weiterhelfen könntet :)

Danke,
Martin

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Martin schrieb:

> Die Antenne soll für den Frequenzbereich 868 MHz sein.

Das ist nur eine Frequenz, kein Bereich. ;-)

> Kann mir von euch jemand sagen, nach welchen Begriffen ich suchen muß um
> eine technische Erklärung der Antenne (Yagi?) zu bekommen?

Sieht aus wie (Falt-)Dipol oder Quad mit λ/2-Umwegleitung zur
Symmetrierung.

> Weiterhin würde mich interessieren, wie lang die Cu-Schleife sein muß
> (in Abhängigkeit zur Wellenlänge)?

Umfang etwas kürzer als λ.  Beim Faltdipol wäre die Geometrie
gestreckt, sodass das ganze Gebilde λ/2 lang wird bei geringer
Höhe, bei der Quad (daher der Name) wären alle vier Seiten etwa
gleich lang (λ/4).

> Welche Größe soll der eingezeichnete Widerstand haben?

Der passt in meine Vorstellung einer λ/2-Umwegleitung nicht rein,
keine Ahnung, warum der Autor da was verheizen will.  Normalerweise
klemmt man die Schirmung aller drei Kabelenden an einer Stelle
zusammen, und der Innenleiter geht an die Antennenanschlüsse.

Beim Kabel darfst du bei der Berechnung der Länge von λ/2 den
Verkürzungsfaktor nicht vergessen; für RG-58 liegt der normalerweise
bei 0,66.  Die mechanische Länge ist dann also 114 mm.

Autor: Martin (Gast)
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Hallo Jörg,

erstmal vielen Dank für deine Beschreibung und sorry daß ich so lange 
nicht geantwortet habe, mußte erst die Hardwarelieferung abwarten.

Ich habe die Antenne so gebaut wie du vorgeschlagen hast, also die 
Drahtschleife etwas kürzer als Lamdba (ca. 320mm) und die Umwegleitung 
114mm.
Den R habe ich weggelassen. Den Aufbau sieht man auf Foto1.
Für den Test waren die beiden Enden näher zusammen, so wie auf der 
obigen Zeichnung.
Damit habe ich eine Reichweite von ca. 5cm erreicht.

Anschließend habe ich versucht, die Antenne so nachzubauen wie das 
Original ist (die Längen habe ich nicht genau, da nur ein Foto vorhanden 
ist), das Ergebnis sieht man auf Foto2.
Der Widerstand ist wie auf der Originalantenne mit eingebaut (wie oben 
in der Skizze) und hat einen Wert von 10K.
Die Reichweite ist damit schon besser, ca. 1m.
Wenn man den R weglässt, wird die Reichweite deutlich schwächer.

Jetzt meine Fragen:
- wie gehe ich am Besten vor, um die Antenne weiter zu optimieren (das 
Original hat ca. 5m Reichweite)?
- wie kann ich möglichst einfach (Oszi und Multimeter vorhanden) die 
Ausgangsleistung der Antenne messen?
- welche Funktion hat der Widerstand?
- hat die Länge der Zuleitung zur Antenne einen Einfluß auf die 
Abstrahlleistung?

Vielen Dank bereits im voraus!

Martin

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Martin schrieb:

> Den R habe ich weggelassen. Den Aufbau sieht man auf Foto1.

Die Abschirmungen gehören jedoch alle zusammen.

> Der Widerstand ist wie auf der Originalantenne mit eingebaut (wie oben
> in der Skizze) und hat einen Wert von 10K.

10 kΩ sollte keinen (resistiven) Einfluss mehr haben bei diesem
System.  Das Teil wirkt dann also eher als Kondensator.

> - wie gehe ich am Besten vor, um die Antenne weiter zu optimieren (das
> Original hat ca. 5m Reichweite)?

Du kannst stückweise die Drahtschleife verlängern und verkürzen
und schauen, was sich ändert.  Gleichfalls für die Länge der
Umwegleitung.

> - wie kann ich möglichst einfach (Oszi und Multimeter vorhanden) die
> Ausgangsleistung der Antenne messen?

Sind beide nicht für die Frequenzen tauglich.

Mit zwei schnellen Dioden (Kleinleistungs-Schottky-Dioden) kannst
du dir nach dem Prinzip der Greinacher-Schaltung einen einfachen
HF-Spitzenwertdetektor bauen.  Der ist zwar dann nicht kalibriert,
aber "mehr" oder "weniger" HF am Eingang kann man damit schon
nachweisen.  Nachteilig ist, dass der Eingangswiderstand dann
nicht 50 Ω ist sondern irgendwas.

> - welche Funktion hat der Widerstand?

Siehe oben.  1.) unklar ;-), 2.) vermutlich eine rein kapazitive,
d. h. es wird irgendwie die Anpassung verändert.

> - hat die Länge der Zuleitung zur Antenne einen Einfluß auf die
> Abstrahlleistung?

Natürlich.  Erstens gibt's eine Kabeldämpfung, die wächst mit der
Länge.  Zweitens hast du insbesondere bei Kabellängen, die
elektrisch (also unter Einschluss des Verkürzungsfaktors) bei
N · λ / 2 liegen, irgendwelche Resonanzeffekte: das Kabel mutiert
dann zum Schwingkreis.

Autor: Martin (Gast)
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Hallo Jörg,

danke für deine ausführliche Antwort.

Hast du einen Tip wie ich mich am Besten in das Thema einarbeiten kann 
(Link)?

> Du kannst stückweise die Drahtschleife verlängern und verkürzen
> und schauen, was sich ändert.  Gleichfalls für die Länge der
> Umwegleitung.

In welchen Schritten ist die Veränderung sichtbar - reicht das wenn ich 
5mm-weise das ganze probiere oder ist das schon zu viel?
Muß ich das überstehende Ende des Drahtes abschneiden oder kann ich es 
einfach überstehen lassen?

> > - welche Funktion hat der Widerstand?
>
> Siehe oben.  1.) unklar ;-), 2.) vermutlich eine rein kapazitive,
> d. h. es wird irgendwie die Anpassung verändert.

Wie kann ich feststellen, ob die Anpassung optimal ist?
Welche(s) Meßgerät(e) bräuchte ich dafür?

Grüße,
Martin

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Martin schrieb:

> Hast du einen Tip wie ich mich am Besten in das Thema einarbeiten kann
> (Link)?

Der "Klassiker" wäre der "Rothammel" ("Antennenbuch").  Beliebige
Auflage genügt für das praxisbezogene Grundlagenwissen.

> In welchen Schritten ist die Veränderung sichtbar - reicht das wenn ich
> 5mm-weise das ganze probiere oder ist das schon zu viel?

Ich würde wohl sogar mit Variationen von 10 mm ins Rennen gehen.
λ ist ja 345 mm, vielleicht sogar mit 15 mm anfangen.  Das wären
dann etwa λ/20.

> Muß ich das überstehende Ende des Drahtes abschneiden oder kann ich es
> einfach überstehen lassen?

Abschneiden.  Mach dir einfach für die Umwegleitung ein paar
verschieden lange Stücke, die du wiederverwenden kannst.

> Wie kann ich feststellen, ob die Anpassung optimal ist?
> Welche(s) Meßgerät(e) bräuchte ich dafür?

Netzwerkanalysator.  Wenn du einen vektoriellen hast, werden Betrag
und Phase separat erfasst, dann kannst du eigentlich schon die
Richtung der notwendigen Änderung sofort ablesen.  Wenn du einen
skalaren NWA hast (ist für den hier interessierenden Teil letztlich
ein Stehwellenmesser), dann kannst du nur den Grad der Fehlanpassung
ermitteln, nicht aber die Richtung.

Vektorielle NWA sind nicht ganz billig.  Skalare NWA kann man sich mit
einem sogenannten Richtkoppler (oder zweien davon) auch selbst bauen,
wobei ein guter Richtkoppler für 868 MHz im Eigenbau auch schon nicht
ganz simpel ist.  Sowas kann man aber ggf. auch kaufen, Mini-Circuits
ist hier die erste zu nennende Adresse.  Dazu bräuchte man noch einen
Signalgenerator für den interessierenden Frequenzbereich, wobei man da
für den Fall hier sowas wie einen RFM22-Modul missbrauchen könnte.

Autor: Marco Moosbauer (Firma: Timebike.de) (timebike_de)
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Hallo Martin

darf ich fragen welchen Reader du benutzt?
Für welchen Bereich du die Antenne einsetzt?
Und woher du die Orginal Antennen bezogen hast?



Ich suche selber auch noch nach einer besseren Antennen!


mfg
Marco

Autor: U. B. (pasewalker)
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> Erstens gibt's eine Kabeldämpfung, die wächst mit der Länge.
> Zweitens hast du insbesondere bei Kabellängen, die
> elektrisch (also unter Einschluss des Verkürzungsfaktors) bei
> N · λ / 2 liegen, irgendwelche Resonanzeffekte: das Kabel mutiert
> dann zum Schwingkreis.

Bei Abschluss vorne und hinten mit Wellenimpedanz bleibt nur die 
Dämpfung.

Autor: Andi Andi (redled)
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Hi, versuche auch gerade eine Antenne für Targ(EAS-Sytem) detektion für 
Ladendiebstalsicherung zu optimieren. Bin leider kein Fachmann. Mein 
Fach ist mehr die Elektronik. Ich habe das Receiver-Board optimiert und 
möchte jetzt an die Antennen optimierung gehen. Meine Antenne die ich 
gekauft habe hat 19 Windungen und ist so ca. 60*40cm groß. Ich habe 
angefangen die Kapazitäten an der Receiverschaltung zu verändern, leider 
ohne große Erfolge.
Die Induktivität kann man so wie ich das verstehe auch nicht so einfach 
berechnen,Messen, oder doch? Was müsste ich für Signale messen können um 
die Antenne genau auf 58kHz einstellen zu können. Ich könnte ja mit 
einem Frequenzgenerator an die Tranceiver Antenne gehen dort die 
Frequenz ändern und schauen an welcher Stelle die Receiver Antenne in 
resonanz geht, oder?

Danke für eure Hilfe

Vladi

Autor: Tip (Gast)
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Vladi Vladi schrieb:
> Die Induktivität kann man so wie ich das verstehe auch nicht so einfach
> berechnen,Messen, oder doch? Was müsste ich für Signale messen können um
> die Antenne genau auf 58kHz einstellen zu können.

Mit 58kHz bist du weit weg von UHF (Thread Thema).

Um die Induktivität zu messen, könntest du einen genau bekannten 
Kondensator parallel schalten und die Resonanzfrequenz des 
Schwingkreises messen.

Autor: Andi Andi (redled)
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Also das bedeutet ich brauche einen Frequenzgenerator um die Frequenz zu 
ändern und dann zu schauen an welcher Stelle der Schwingkreiß in 
Resonanz geht, also die größte Amplitude hat? Wie komme ich dann auf das 
L und wie kann ich dann meine C und L der Frequenz von 58kHz anpassen. 
Ich weiß doch nur das meine Antenne und meine Elco das ich hier einsetze 
gerade für diese Frquenz am Generator den größten Ausschlag hat.

Habe ich das richtig verstenden?

Danke

Autor: Tip (Gast)
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Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Tip schrieb:

> Mit 58kHz bist du weit weg von UHF (Thread Thema).

Vladi, bitte eröffne einen neuen Thread für ein neues Thema.

Autor: Andi Andi (redled)
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gut mache ich, ich hoffe das ich dann paar Fragen beantwortet bekommen, 
haha

Gruß Vladi

Autor: detlef herrmann (dherrman)
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Hallo Jörg,

ich habe versucht die Antenne so ähnlich wie Du und Martin sie 
beschreiben habt nachzubauen. Leider bringt mein Reader (Feig) den 
Fehler das die Antenne <> 50 Ohm ist.

Ich verwende auch ein RG 58 Kabel: Länge 160,5 cm
Umwegleitung: 10,5cm
Antenne: CU- Draht 1,5 qmm, 34,5cm

Was ist deiner Meinung nach die Ursache das die 50 Ohm nicht erreicht 
wird?

Gruß
Detlef


Martin schrieb:
> Hallo Jörg,
>
> erstmal vielen Dank für deine Beschreibung und sorry daß ich so lange
> nicht geantwortet habe, mußte erst die Hardwarelieferung abwarten.
>
> Ich habe die Antenne so gebaut wie du vorgeschlagen hast, also die
> Drahtschleife etwas kürzer als Lamdba (ca. 320mm) und die Umwegleitung
> 114mm.
> Den R habe ich weggelassen. Den Aufbau sieht man auf Foto1.
> Für den Test waren die beiden Enden näher zusammen, so wie auf der
> obigen Zeichnung.
> Damit habe ich eine Reichweite von ca. 5cm erreicht.
>
> Anschließend habe ich versucht, die Antenne so nachzubauen wie das
> Original ist (die Längen habe ich nicht genau, da nur ein Foto vorhanden
> ist), das Ergebnis sieht man auf Foto2.
> Der Widerstand ist wie auf der Originalantenne mit eingebaut (wie oben
> in der Skizze) und hat einen Wert von 10K.
> Die Reichweite ist damit schon besser, ca. 1m.
> Wenn man den R weglässt, wird die Reichweite deutlich schwächer.
>
> Jetzt meine Fragen:
> - wie gehe ich am Besten vor, um die Antenne weiter zu optimieren (das
> Original hat ca. 5m Reichweite)?
> - wie kann ich möglichst einfach (Oszi und Multimeter vorhanden) die
> Ausgangsleistung der Antenne messen?
> - welche Funktion hat der Widerstand?
> - hat die Länge der Zuleitung zur Antenne einen Einfluß auf die
> Abstrahlleistung?
>
> Vielen Dank bereits im voraus!
>
> Martin

Autor: Stefan M. (derwisch)
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Bei 868 MHz kann man eine Antenne nicht "so in etwa" nachbauen.
Du benötigst dafür einen Netzwerkanalyzer, der die die Impedanz, 
Anpassung etc. misst.
UHF Antennen in dieser Bauart funktionieren schon nicht mehr, wenn 
irgendwas um 1mm falsch gebaut ist.
Es ist eine komplett andere Welt, als das Spulengewickele für 125kHz 
oder 13,56MHz Reader.

Wenn du eine leistungsfähige 868 MHz Antenne brauchst: Kaufen!

z.B. Bei "Wimo" oder anderen Shops ( google hilft ).

Selbstbauen geht nur mit GHz tauglichen Messgeräten.

Ich weiss dies aus 1. Hand ( Beruf )

P.S.: Oh Mann, ich bin auf eine Threadleiche reingefallen :-//
der  Beitrag ist ja aus 2011

Autor: detlef herrmann (dherrman)
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Hallo Stefan,

ich wollte keinen eigenen Thread aufmachen deswegen habe ich den 
hervorgeholt. Danke trotzdem für deine Antwort. Schade, dachte das wäre 
einfacher, immerhin scheint der Threadersteller damals schon mal das 
Problem 50 Ohm gelöst zu haben.

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