Hallo Zusammen,
ich will für meinen Transceiver RFM24W von Hoperf eine möglichst kleine
Antenne konstruieren. Dazu will ich bei 433,92 MHz entweder eine IFA-
oder Helical-Antenne konstruieren.
Leider steht diesbezüglich fast gar nichts im Datenblatt und die
Applikationen von Hoperf sind auch nicht ausführlich genug.
Ich habe eine sehr nützliche Application von Mircel RF Products
gefunden. Hier wird auch sehr gut erklärt, welche Dimensionen ich im 433
MHz-Band für eine PCB-Helical-Antenne benötige, welche Impedanz diese
Antenne im 433 MHz hat und wie eine mögliche Impedanzanpassung auf 50
Ohm aussieht (Im Anhang befindet sich ein Foto dieser Seite und auch das
Datenblatt).
Wie kann man eine PCB-Antenne (gedruckte Antenne) selbst erstellen.
Braucht man dafür eine weitere Software oder kann man es auch mit der
entsprechenden Leiterplattensoftware gestalten?
Was meint Ihr, kann ich Alternativ eine Helical-Antenne kaufen und
dieselbe Netzwerkschaltung anwenden, die eigentlich für die
PCB-Helical-Antenne vorgesehen ist?
Woher weiß man eigentlich, dass an dem Funkmodul 50 Ohm liegt und an
welchem Port an dem Funkmodul müsste ich meine Netzwerkschaltung für die
Impedanzanpassung anschließen?
Eine weitere Alternative ist die IFA-Antenne. Diese will ich wie auf dem
Foto gestalten. Meine IFA-Antenne besteht aus Kupfer hat eine Höhe von
20 mm (Bruchteil der Wellenlänge) von der Platine. Bei 433 MHz eine
Wellenlängee von 173mm (Lambda/4), die ich über meine Platine (65mm *
32mm ) wickeln werde.
Bei der IFA-Antenne soll es möglich sein, die Impedanz auf 50 Ohm
einzustellen, in dem die Entfernung zwischen dem Einspeisepunkt und dem
Kurzschlussstift angepasst wird. Dazu habe ich aber keine Formel o.ä.
gefunden-. Wie kann ich die Entfernung zwischen den beiden Punkten und
die Impedanzanpassung ins Verhältnis setzten?
Muss ich bei einer Dicke von 1 mm auch den Verkürzungsfaktor
berücksichtigen?
Bezüglich der Höhe einer IFA-Antenne steht, dass es ein Bruchteil der
Wellenlänge haben soll. Also spielt die Genauigkeit der Höhe keine große
Rolle? Da mein Kupferdraht nicht isoliert ist, will ich deshalb die
Anschlussstifte der IFA-Antenne ca. 20 mm hoch gestalten.
Hier weiß ich auch wieder nicht mit welchem Pin von meinem Funkmodul ich
die Antenne verbinden soll. Kann ich den 2. Kurzschlusskontakt einfach
mit einem Lötpad kurzschließen, oder muss dieser Lötpad zusätzlich noch
eine Verbindung zur Masse meiner Gesamtschaltung haben?
Vielen Dank.
Gruß Felix
Ohe geeignete Messgeräte
z.B. sowas:
https://www.wimo.com/minivna-network-analyser_e.html
ist das ein reines Glücksspiel ob du auf 50 Ohm Impedanz kommst.
Such dir lieber eine fertige -verkürzte- Antenne.
Die gibts auch bei Wimo.
Felix schrieb:> PCB-Helical-Antenne
Was soll das sein? Eine Wendelantenne ist ein dreidimensionales Gebilde,
wie bekommst Du das auf eine zweidimensionale Kupferlage?
Harry L. schrieb:> Ohe geeignete Messgeräte> z.B. sowas:> https://www.wimo.com/minivna-network-analyser_e.html>> ist das ein reines Glücksspiel ob du auf 50 Ohm Impedanz kommst.
Warum soll das ein Glücksspiel sein? Ich habe doch ein Datenblatt vom
Hersteller über die PCB-Helical-Antenne gefunden und frage welcher Port
der Eingang zum Funkmodul ist.
> Such dir lieber eine fertige -verkürzte- Antenne.> Die gibts auch bei Wimo.
Wolfgang schrieb:> Harry L. schrieb:>> Such dir lieber eine fertige -verkürzte- Antenne.>> Oder eine richtige Helix-Antenne mit vernünftigem Antennengewinn,> allerdings nicht unbedingt small ;-)> https://de.wikipedia.org/wiki/Wendelantenne
Soweit kann ich auch denken. Meine Antenne MUSS!!!!!! klein sein.
Ich habe schon bei Microcontroller.net in diversen Foren reingeschaut
und mir fällt auf, dass immer dieselben Leute einfach einen auf
Besserwisser tun, anstatt zu helfen.
Ich habe da um die 8 oder 9 Fragen und du kommst mir mit einer größeren
Antenne oder einer Wikipedia-Seite an. Entweder helfen oder sich mal ne
andere Beschäftigung suchen, in der man die Lebensfrust anderweitig
rauslassen kann.
Bernd K. schrieb:> Felix schrieb:>> PCB-Helical-Antenne>> Was soll das sein? Eine Wendelantenne ist ein dreidimensionales Gebilde,> wie bekommst Du das auf eine zweidimensionale Kupferlage?
Was das sein soll steht im Datenblatt des Herstellers. Anscheinend kann
man auch eine gedruckte Helical-Antenne verwenden.
Felix schrieb:> Ich habe da um die 8 oder 9 Fragen und du kommst mir mit einer größeren> Antenne oder einer Wikipedia-Seite an.
Mit dem Link auf den Wikipedia-Artikel wollte ich dir nur den
Unterschied zwischen einer echten Helixantenne, wie sie John Daniel
Kraus erfunden hat, und deinem aufgewickelten Strahler vor Augen führen.
Die schönsten Designbilder mit 1/10-mm genauen Abmessungen funktionieren
nur bei identischem Trägermaterial und identischem Layout, weil sonst
die Anpassung und die Resonanzfrequenz weg läuft. Da hilft nur Aufbauen,
Nachmessen und Redesign. Trotzdem bleibt das ein einfacher verkürzter
Strahler mit tendenziel reduziertem Wirkungsgrad.
C. A. Rotwang schrieb:> Das ist zwar nicht rund wie ein Drahtwendel, aber dennoch> dreidimensional.
Aber nicht im Sinne einer Spule, die auf Grund ihrer Fläche eine
magnetische Antenne darstellt oder einer Helix-Antenne, die auf Grund
ihres Umfangs von 1/Lambda und ihren Windungen mit definiertem Abstand
eine Richtantenne mit Zirkularpolarisation darstellt, sondern ein
aufgewickelter Draht, damit das Gebilde nicht so lang ist - möglichst
kompakt auf Kosten der Wirkung.
Wolfgang schrieb:> C. A. Rotwang schrieb:>> Das ist zwar nicht rund wie ein Drahtwendel, aber dennoch>> dreidimensional.>> Aber nicht im Sinne einer Spule, die auf Grund ihrer Fläche eine> magnetische Antenne darstellt oder einer Helix-Antenne, die auf Grund> ihres Umfangs von 1/Lambda und ihren Windungen mit definiertem Abstand> eine Richtantenne mit Zirkularpolarisation darstellt, sondern ein> aufgewickelter Draht, damit das Gebilde nicht so lang ist - möglichst> kompakt auf Kosten der Wirkung.
Sicher?
Ich seh da schon, das die helical PCB aufs Lambda für GHz abgestimmt ist
wie eine Helix-Antenne und nicht nicht wie eine Gummiwurst im 100 MHz,
bei denen die Wellenlänge sehr viel größer ist als die Windung.
Aufgewickelte Drähte sind die einlagigen PCB Antennen, hier wird aber
über zweilagen und vias tatsächlich ein Raum fürs innere Magnetfeld
umfasst.
Und die Leiterzüge bei einer helical PCB liegen auch nicht Parallel
nebeneinander wie bei einem Wickel sondern ZigZiag beim Lagenwechsel wie
der lang gezogene Wickel einer klassischen Helix-Antenne.
Das kann man auch gut an dem oben verlinkten Beispiel sehen, hier
nochmal:
http://www.radiocad.co.uk/files/2313/7285/8528/Antenna-PCB-Helical.jpg
Zum Vergleich das Layout einer "aufgewickelten Draht- PCB-Antenne" :
https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQfjPoSfq0LL1nGqkZS9uWJ1S_moicD7XC2OtOSySx0dXWnqI7o
Und für solche Antennennimmt man auch Rücksicht auf die Prinzipbedingten
Inhomogenitäten im Prepreg und gestaltet das Layout so das die
Matrixstruktur des Gewebes wenig Einfluss hat (ZiGZag-Führung, schräg
zum Gewebe) -
http://www.isola-group.com/wp-content/uploads/PCB-Material-Selection-for-High-speed-Digital-Designs-1.pdf
S.29 .
C. A. Rotwang schrieb:> Nicht auf eine, sondern auf zwei durch Vias verbundene Kupferlagen:> http://www.radiocad.co.uk/files/2313/7285/8528/Antenna-PCB-Helical.jpg
Ok, das hat zwar was spiralförmiges an sich aber da fehlt noch der
Reflektor, der müsste links oder rechts im Bild senkrecht stehen.
Außerdem wird eine Hellix nicht in der Mitte gespeist.
Versteh mich nicht falsch, ich habe keinen Zweifel daran daß dieses
Gebilde sich in Resonanz bringen lässt und vielleicht auch die passende
Impedanz haben kann und als brauchbare Antenne wirkt (das verlinkte Bild
mutet aber eher wie ein verkürzter Dipol an und wird bestimmt auch
funktionieren) aber der Name ist falsch. Wer auch immer zum ersten mal
auf die Idee kam dieses Leiterbahngebilde als "Helix Antenne" zu
bezeichnen konnte damit nur Verwirrung stiften denn das was man
landläufig unter einer Helix-Antenne versteht ist was vollkommen
anderes! Eine Gummiwurst zum Beispiel ist auch keine Helix nur weil
innen drin ein spiralförmig aufgewickelter Leiter steckt. Sie hat immer
noch die Polarisation und ähnliche Abstrahlcharakteristik eines Lambda/4
Strahlers, sie strahlt mit linearer Polarisation (parallel zum Leiter)
in einer Ebene senkrecht zum Leiter. Eine Helix strahlt gebündelt genau
in die Richtung in die die Spirale zeigt (und nicht senkrecht dazu) und
ist zirkular polarisiert. Also komplett was anderes.
Dieses Ding aus dem Bild ist also definitiv keine Helix, genausowenig
wie eine Gummiwurst eine Helix ist nur weil sich was spiralförmiges
darin befindet. Es ist ein verkürzter Dipol. Die Induktivität der
Leiterbahnführung bewirkt die Verkürzung.
Bernd K. schrieb:> C. A. Rotwang schrieb:>> Nicht auf eine, sondern auf zwei durch Vias verbundene Kupferlagen:>> http://www.radiocad.co.uk/files/2313/7285/8528/Antenna-PCB-Helical.jpg>> Ok, das hat zwar was spiralförmiges an sich aber da fehlt noch der> Reflektor, der müsste links oder rechts im Bild senkrecht stehen.> Außerdem wird eine Hellix nicht in der Mitte gespeist.>> Versteh mich nicht falsch, ich habe keinen Zweifel daran daß dieses> Gebilde sich in Resonanz bringen lässt und vielleicht auch die passende> Impedanz haben kann und als brauchbare Antenne wirkt (das verlinkte Bild> mutet aber eher wie ein verkürzter Dipol an und wird bestimmt auch> funktionieren) aber der Name ist falsch. Wer auch immer zum ersten mal> auf die Idee kam dieses Leiterbahngebilde als "Helix Antenne" zu> bezeichnen konnte damit nur Verwirrung stiften denn das was man> landläufig unter einer Helix-Antenne versteht ist was vollkommen> anderes!
Ja da, scheint es tatsächlich Unterschiede zwischen dem deutschen und
englischen Sprachgebrauch zu geben. Wenn ich den Wikipediartikel recht
verstehe bezieht sich "helical antenna" tatsächlich nur auf die
Verwendung von schraubenförmig gewendelten Leitern unabhängig von der
Polarisation. Im "Normal mode", also wenn Wellenlänge deutlich oberhalb
des Spiraldurchmesser ist es ein verkürzter Dipol, während im "Axial
Mode" (wellenlänge im bereich des Spiraldurchmesser) und mit Reflektor
eine Zirkulare Polarisation erreicht wird.
Im deutschen dagegen richtet sich die Namensgebung Helixantenne dagegen
nicht auf die Form einiger Antennenelemente, sondern nach der damit
realisierten zirkularen Polarisation.
https://en.wikipedia.org/wiki/Helical_antennahttps://de.wikipedia.org/wiki/Wendelantenne
Ich habe versucht dem Rechnung zu tragen, in dem ich (hoffentlich immer)
den englischen Begriff "helical PCB Antenne" benutzte aber nicht den
deutschen "Helixantenne".
Und die einleitende Frage bezog sich auf die Bauform, also wie man mit
einem zweidimensionalen Werkstück eine dreidimensionale Antenne
konstruiert. Von Polarisation und Reflektor war da noch nicht die Rede.
Aber schön das wir das gegenseitige Missverständniss aufklären konnten.
Welchen Antennengewinn oder Wirkungsgrad musst du denn erreichen?
Kompakt und klein kann man eine PCB Loop machen, die per Kondensatoren
in Resonanz gebracht wird. Nur der Wirkungsgrad ist dann halt nicht
berauschend, da bei der Antenne die umspannte Fläche ausschlaggebend
ist.
Helical_Antenne.PNG
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IFA_Antenne.PNG
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