Hallo zusammen, ich verstehe noch nicht die LeiStungs-bzw. Leitungsanpassung bei PCB-Antennen (ist generell noch etwas vage). "Normalerweise" bestünde die HF-Strecke aus Sender, Zuleitung und Antenne: Sender wird auf den Wellenwiderstand der Zuleitung angepasst und die Antenne wiederum an die Zuleitung. Also zum Beispiel alles auf 50 Ohm. In dem Fall sollten kein Reflexionen auftreten. Aus vielen Datenblättern von unterschiedlichen Chips und Applikation Notes sind beispielsweise folgende Annahmen für ein Board zu treffen: - Der Antennenausgang eines RF-SoC wird durch ein erstes Anpassnetzwerk auf 50 Ohm angepasst. - Eine PCB-Antenne wird durch ein zweites Anpassnetzwerk ebenfalls auf 50 Ohm angepasst. - Die Zuleitungen (Transmission Lines) sind nicht näher spezifiziert. Generell besteht hier das "System" meist aus RF-SoC und Antenne (und den Anpassnetzwerken). Mir stellt sich die Frage, was überhaupt als Zuleitung angesehen wird? In den meisten Layouts folgen dem RF-SoCs dicht (2 mm) die diskreten Bauteile der Anpassungsnetzwerke und dann direkt die Antenne. Die Verbindungen der der Bauteile untereinander sind nur 0,5 mm lang. Vom Pad des letzten Bauteils des Anpassnetzwerks zur Antenne ist die Strecke auch nur 0,5 mm. Die Leitungen sind so breit wie das Pad des SoCs: 0,2 mm. Ich habe ein wenig mit Rechnern für Microstrips rumgespielt und komme eher bei 130-160 Ohm Wellenwiderstand raus, jedoch nicht in die Nähe von 50 Ohm. Ich habe hier im Forum mal gelesen, dass die Breite einer Zuleitung erst ab einer Länge von 1/10 Lambda interessant wird. Lambda_0(2,4GHz) = 12,5 cm --> Lambda/10 = 1,25 cm --> Leitungslängen deutlich darunter. Hat jemand vielleicht eine Quelle hierfür? Generell hat dieser Artikel bei mir eher zur Verwirrung beigetragen: http://3610.bplaced.net/wordpress/wp-content/uploads/2015/04/Anpassung-Wirkungsgrad-und-Co.pdf Hier wird deutlich zwischen Leistungs- und Leitungsanpassung getrennt. Kann ich nicht grundsätzlich sagen, dass in einem HF-System IMMER Leistungsanpassung gemacht wird? Und zwar Komponente für Komponente (Quelle auf Last: Z_Q = Z_L*). Zuleitungen wären an ihrem Anfang eben eine Last und ihrem Ende eine Quelle. Ich hoffe ich konnte die Frage einigermaßen verständlich formulieren. Wie man rausliest, bin ich noch nicht ganz so gut im Thema drin. Ich bemühe mich, mögliche Nachfragen ausführlich zu beantworten. Schönen Abend und vielen Dank im Voraus :)
Bin kein Experte fuer das Thema - aber denke, dass du es prinzipiell schon richtig verstanden hast. Prinzipiell macht man in aller Regel Leistungsanpassung. Wenn eine Leitung sehr viel kuerzer als die Wellenlaenge ist, dann aendern sich die Feldgroessen (E-Feld / B-Feld bzw. U / I) ueber die Laenge nicht wesentlich, etwaige Reflexionen kommen ohne nennenswerte Verzeogerung zurueck und fuer die Quelle sieht es so aus, als wuerde die Last direkt an der Quelle haengen (statt am Ende der Leitung). Auch eine falsche Leitungsimpedanz ist dann irrelevant, denn an der Leitung selbst kann keine Verlustleistung entstehen (nur an der Quelle durch zurueckreflektierte Wellen). Prinzipiell unterliegen alle Ueberlegungen anhand von Schaltbildern der Einschraenkung, dass man die Bestandteile des Gesamtsystems (Leitungen, Schaltglieder) als diskret betrachtet, eigentlich muesste man immer die kompletten Maxwell-Gleichungen loesen, aber das ist nicht praktikabel.
PCBAntenne schrieb: > Ich habe hier im Forum mal gelesen, dass die Breite einer Zuleitung erst > ab einer Länge von 1/10 Lambda interessant wird. Das ist ein grober Richtwert, aber das passt schon so. Irgendwelche Effekte von Reflektionen an den nicht angepassten Leitungsenden wirken sich ja nur dann aus, wenn ein merklicher Laufzeitunterschied vorhanden ist, also die rücklaufende Welle mit deutlicher Verzögerung wieder am Generator ankommt. > Lambda_0(2,4GHz) = 12,5 > cm --> Lambda/10 = 1,25 cm --> Leitungslängen deutlich darunter. Du hast den Verkürzungsfaktor des Platinenmaterials vergessen, aber ansonsten passt das so. > Kann ich nicht grundsätzlich sagen, dass in einem HF-System IMMER > Leistungsanpassung gemacht wird? Kann man. Sowie aber eine (elektrisch lange) Leitung im Spiel ist, ist der Optimalzustand, dass die Impedanz von Quelle und Ziel auch die der Leitung ist, weil man auf diese Weise Reflektionen vermeidet. Allerdings ist das nicht immer machbar, zuweilen arbeitet man auch mit einer Fehlanpassung und kompensiert sie nur auf einer Seite. Gerade bei Funkamateuren ist diese Methode nicht unbeliebt, wenn man eine einzelne Antenne über einen relativ großen Frequenzbereich zwangs-anpasst. Ist halt nicht optimal, man bekommt zusätzliche Verluste durch die realen Eigenschaften der verwendeten Elemente (Kabel und Anpassnetzwerk), d.h. dort wird Leistung in Wärme umgesetzt. Im Prinzip finde ich den verlinkten Artikel OK, allerdings wird am Anfang die „Anpassung“ etwas pauschalisiert verkürzt auf die Idee einer Leistungsanpassung; in der NF-Technik oder beim von ihm genannten Niederspannungsnetz (230 V) hat man hingegen Spannungsanpassung, also einen im Vergleich zum Widerstand der Quelle hohe Last.
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Jörg W. schrieb: > Im Prinzip finde ich den verlinkten Artikel OK, > allerdings wird am Anfang die „Anpassung“ etwas > pauschalisiert verkürzt auf die Idee einer > Leistungsanpassung; Das sind offenbar unterschiedliche Sprachtraditionen. Die eine Schule sagt: "Anpassung" ist der Oberbegriff, mit dem die Frage nach der Relation von Quelle und Last bezeichnet wird. Varianten sind Spannungsanpassung, Stromanpassung, Leistungsanpassung (=Widerstands- anpassung). Das ist die Variante, die ich eher fürchterlich finde. Die andere Schule sagt: In der Relation zwischen Quelle und Last gibt es drei besondere, markante Zustände: Leerlauf, Anpassung und Kurzschluss. Das ist die von mir bevorzugte Sichtweise. > in der NF-Technik oder beim von ihm genannten > Niederspannungsnetz (230 V) hat man hingegen > Spannungsanpassung, also einen im Vergleich zum > Widerstand der Quelle hohe Last. Nun, das würde ich einfach Leerlauf nennen. (Wer ganz genau sein will, kann ja "leerlaufähnlicher Betrieb", "Quasi-Leerlauf" o.ä. sagen.)
Possetitjel schrieb: > Zustände: Leerlauf, Anpassung und Kurzschluss. Naja, die Last an einem Fahrraddynamo nun als „Kurzschluss“ zu deklarieren, ist auch irgendwie eigenwillig. Schließlich ist ein Kurzschluss normalerweise eher der Inbegriff eines nicht so wünschenswerten Zustands. Ich finde Strom-, Spannungs- und Leistungsanpassung da schon die sinnvollere Wortwahl, aber wie man an deinem Einwand sieht, ist das offenbar Geschmackssache.
Jörg W. schrieb: > Possetitjel schrieb: >> Zustände: Leerlauf, Anpassung und Kurzschluss. > > Naja, die Last an einem Fahrraddynamo nun als > „Kurzschluss“ zu deklarieren, ist auch irgendwie > eigenwillig. Hmmja... kurzschlussähnlicher Betrieb, ja, durchaus. Innenwiderstand der Quelle ist deutlich größer als die Last. > Schließlich ist ein Kurzschluss normalerweise > eher der Inbegriff eines nicht so wünschenswerten > Zustands. ...was aber strenggenommen nur eine gewachsene, historische Kuriosität ist: Zur Zeit der Bogenlampen wurden Generatoren mit Stromquellenverhalten benutzt und die Lampen in Reihe geschaltet. Diese Konfiguration ist per se kurzschlussfest. Aus naheliegenden Gründen ist man dann später aber zu Spannungsquellen und der Parallelschaltung der Verbraucher übergegangen. "Kurzschluss" ist vor dem Hintergrund nicht zwingend "etwas Schlimmes". > Ich finde Strom-, Spannungs- und Leistungsanpassung da > schon die sinnvollere Wortwahl, aber wie man an deinem > Einwand sieht, ist das offenbar Geschmackssache. Sowieso. Es ist nur interessant und merkwürdig, dass sich trotz der über 100jährigen Geschichte der Elektrotechnik kein einheitlicher Sprachgebrauch herausgebildet hat.
PCBAntenne schrieb: > Kann ich nicht grundsätzlich sagen, dass in einem HF-System IMMER > Leistungsanpassung gemacht wird? Und zwar Komponente für Komponente > (Quelle auf Last: Z_Q = Z_L*). Zuleitungen wären an ihrem Anfang eben > eine Last und ihrem Ende eine Quelle. Ja wobei man (Z_Q und Z_L reel haben möchte und damit das komplex konjugierte keine Rolle mehr spielt). PCBAntenne schrieb: > Aus vielen Datenblättern von unterschiedlichen Chips und Applikation > Notes sind beispielsweise folgende Annahmen für ein Board zu treffen: > - Der Antennenausgang eines RF-SoC wird durch ein erstes Anpassnetzwerk > auf 50 Ohm angepasst. > - Eine PCB-Antenne wird durch ein zweites Anpassnetzwerk ebenfalls auf > 50 Ohm angepasst. Diesen "Umweg" geht man aus 2 Gründen: 1. Man kann statt der PCB-Antenne ein 50R Buchse bestücken oder ein 50R Koaxkabel anlöten -> für eine externe Antenne oder einen Spectrum Analyzer zur Messung (Funkzulassung) 2. Messbarkeit. Nur die wenigsten Leute haben die Möglichkeit differenzielle Netzwerkanalyse machen zu können. Ohne die könnte man kaum vom Senderausgang zur Antenne hin anpassen. Darum der Zwischenschritt: IC -> AnpassungIC -> 50R -> AnpassungAnt -> Antenne. Dann kann man sich bei den 50R hinhängen und die Antennenanpassung machen und umgekehrt die S12 in den Sender hinein.
Hallo Zusammen, danke für die Antworten. Den von mir verlinkten Artikel fand ich ja auch an und für sich ok. Und viele Artikel des Autors haben mir schon weitergeholfen. Ich hatte jedoch den Eindruck, dass momentane Lehrbücher generell eher von Leistungsanpassung sprechen, auch wenn es um den Übergang Sender-->Leitung geht. Letztlich muss ich ja "nur" schauen, dass Sender, Leitung und Antenne weitgehend stimmen. Vielen Dank und schönen Abend
Ich möchte das hier nochmal aufgreifen. Beim STM32WB sind auf dem Nucleobard zwei Pi Filter, ein 10nf Kondensator und ein 2,45GHz Bandpass Filter verbaut. https://www.st.com/resource/en/application_note/dm00504903-development-of-rf-hardware-using-stm32wb-microcontrollers-stmicroelectronics.pdf vorticon schrieb: > Wenn eine > Leitung sehr viel kuerzer als die Wellenlaenge ist, dann aendern sich > die Feldgroessen (E-Feld / B-Feld bzw. U / I) ueber die Laenge nicht > wesentlich, etwaige Reflexionen kommen ohne nennenswerte Verzeogerung > zurueck und fuer die Quelle sieht es so aus, als wuerde die Last direkt > an der Quelle haengen (statt am Ende der Leitung). Auch eine falsche > Leitungsimpedanz ist dann irrelevant, denn an der Leitung selbst kann > keine Verlustleistung entstehen (nur an der Quelle durch > zurueckreflektierte Wellen). Das liest sich für mich so, als ob ich einfach nur die PCB Antenne so nah wie möglich den an Mikrocontroller führen müsste. Warum macht dann ST diesen komplexen Aufbau? Ich verstehe noch nicht genau, was das Ziel ist bzgl. der Bauteil Auswahl ist? Was bedeutet 50Ohm Anpassung? Von wo nach wo? Und wie messe ich diese? Sollen sowohl der Pi Filter der Antenne und am µC diese 50Ohm Anpassung erfahren? Kann ich die Auswahl der Bauteile auch theoretisch bestimmen oder ist das ein komplizierter Messvorgang?
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