Hallo Zusammen,
Ich möchte ein GNSS Empfänger (Ublox M8) in einem Alugehäuse
("Stangenmaterial) verbauen. Die kleinste Wandstärke ist 2mm. Da das
Aluminium sicherlich den Empfang dämpfen wird frage ich mich welcher
Antennen-Typ der richtige ist.
Es gibt ja diese kleinen Chip Antennen oder diese grösseren
Keramikwürfeln.
Das Ziel des Moduls ist es eine Position zu loggen, diese sollte auf ca.
5m Radius genau sein.
Was für eine Antenne empfehlt Ihr?
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Michael B. schrieb: > Johnny S. schrieb: >> Was für eine Antenne empfehlt Ihr? > > Eine aussen angebrachte. Das möchte ich nur ungern machen. Eine Notlösung wäre unter der Frontfolie ein Stück Alu abzufräsen und ein Stück Kunsstoff einzukleben, so dass die Antenne direkt am Kunststoff hinter der Frontfolie sitzt. Hälst du das für eine sinnvolle Idee?
Johnny S. schrieb: > Hälst du das für eine sinnvolle Idee? Nein. Bei GPS bräuchte man einen großen Einfallswinkel um möglichst viele SV gleichzeitig sehen zu können. Ausfräsungen hätten je nach Größe darüber hinaus "interessante" Auswirkungen auf HF.
Johnny S. schrieb: > Was für eine Antenne empfehlt Ihr? Was fragst du da im Mikrocontroller Forum. Versuchs doch mal bei HF.
Johnny S. schrieb: > Eine Notlösung wäre unter der > Frontfolie ein Stück Alu abzufräsen und ein Stück Kunsstoff einzukleben, Das wäre keine Notlösung sondern erforderlich!
Aktivantenne aussen ans Gehäuse kleben. https://www.pollin.de/p/aktive-gps-antenne-dam-1575a4-723234
Johnny S. schrieb: > Michael B. schrieb: >> Johnny S. schrieb: >>> Was für eine Antenne empfehlt Ihr? >> >> Eine aussen angebrachte. > > Das möchte ich nur ungern machen. Ja, Scheisse, wenn die Physik sich so den eigenen Wünschen widersetzt. Gott hätte das Universum wirklich passender für dich konstruieren müssen, nicht wahr? Das ist ja das mindeste, was solche Typen wie du von der Schöpfung verlangen, ohne die Tragweite des Wunsches auch nur ansatzweise zu überblicken. Er würde nämlich u.a. unmittelbar dazu führen, dass dein Empfänger nicht mehr funktionieren kann. Denn der funktioniert nur mit derselben Physik wie die Antenne, ändert Gott die extra geeignet für DEINE bevorzugte Antennenkonstruktion, wird der Empfänger ganz unmittelbar vollkommen nutzlos... Idioten gibt's, das glaubt man garnicht. Vielleicht sogar ein wichtiges Mitglied im Designteam von z.B. Apple. Die hatten ja auch schonmal so ein lästiges Physikproblem, weil ihnen das Design wichtiger schien als die Funktion... Wenn du nicht zu diesem Team gehörst: lerne daraus!
Alternativ gibt es auch GPS chips fuer externe Antennen, die haben dann eine SMA, oder UFL Buchse fuer ein kurzes Koax, Damit kann man dann durch das Gehaeuse. Ich wuerde ein GPS Modul nur in einem Plastikgehaeuse laufen lassen. Wobei Plastikgehauese nicht gleich Plastikgehaeuse ist. Es sollte eins sein mit minimaler Mikrowellenabsorption, also kein PVC. Ja, die Mobilfunkhersteller, Samsung und dergleichen haben Mikrowellenantennen, fuer Bluetooth, GSM, WiFi, GPS, alle im selben Metallgehaeuse. Verbraten aber auch extensive Siumulationen darauf, dass es geht, und die Antennnen sich nicht sehen.
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Ich melde mich hier nochmal mit genaueren technischen Daten: Das gehäuse ist ein "Alustrang" wie man es von diversen Herstellern kennt, also eine Art 4-kant Rohr mit Schlitzen für eine Platinenhalterung. Die Materialstärke beträgt auf den beiden Oberflächen 1.8mm an den Seitenteilen natürlich mehr. Wenn ich die IP65 Version wähle sind die Abschlusskappen aus "PC+ABS UL94V-0" und haben eine Stärke von 2mm. Masse anbei. Ist es nun möglich eine keramische Antenne (10x10x4mm) hinter der Abschlusskappe zu setzen und damit brauchbaren Positionsempfang (+-10M) zu erhalten? Als antenne hätte ich mir diese vorgestellt: http://www.taoglas.com/wp-content/uploads/2015/04/AP.10H.01.pdf In kombination mit dem NEO-8 Modul von U-blox
Unter anderem auch eine Frage der Ausrichtung. Die Antenne sollte nach oben orientiert sein.
Johnny S. schrieb: > Ich melde mich hier nochmal mit genaueren technischen Daten: Wieso Screenshot und nicht der CAD-File?
@Marc Horby (Gast) >Wieso Screenshot und nicht der CAD-File? Weil sich kaum jemand nur zum Angucken der CAD-Files das entsprechende Programm installieren will. @TO >Ich möchte ein GNSS Empfänger (Ublox M8) in einem Alugehäuse >("Stangenmaterial) verbauen. Die kleinste Wandstärke ist 2mm. Da das >Aluminium sicherlich den Empfang dämpfen wird frage ich mich welcher >Antennen-Typ der richtige ist. Wie kommst Du darauf, daß man hinter irgendwelchem leitfähigen Material noch irgendwas sinnvolles empfangen kann? Oder bist Du von einem anderen Stern mit anderen physikalischen Gesetzen?
Jens G. schrieb: > Weil sich kaum jemand nur zum Angucken der CAD-Files das entsprechende > Programm installieren will. Ich habe es aber. Er kann doch beides machen!
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Jens G. schrieb: > Wie kommst Du darauf, daß man hinter irgendwelchem leitfähigen Material > noch irgendwas sinnvolles empfangen kann? Oder bist Du von einem anderen > Stern mit anderen physikalischen Gesetzen? Johnny S. schrieb: > Wenn ich die IP65 Version wähle sind die Abschlusskappen aus "PC+ABS > UL94V-0" und haben eine Stärke von 2mm. Masse anbei. ABS ist denke ich ein gangbarer Weg. Der tan-delta liegt irgendwo zwischen 0.005 und 0.01 also vergleichbar mit FR-4. Da kommt man schon durch. Eine keramische Patchantenne (wie du sie herausgesucht hast) hat keine sonderlich starke Richtwirkung. Außerdem schielt sie ein wenig nach oben (wenn man die Antenne richtig rum setzt). Auf jeden Fall wichtig ist, dass die Antenne eine solide Massefläche sieht. Die Angaben im Datenblatt sind meistens mit sehr sehr großen Masseflächen gemessen. Unter Umständen ist es sinnvoll unterhalb der Antenne gleich nochmal eine Metallfläche zu Platzieren:
1 | ################################################### |
2 | - | |
3 | - | |
4 | - ***|+++++++++++++++++++++++++++++++++++ |
5 | - ***| PCB |
6 | - ***|++++++++++++++++++++++++++++++++++ |
7 | - | |
8 | - | |
9 | #################################################### |
10 | A A M |
11 | B n e |
12 | S t t |
13 | e a |
14 | K n l |
15 | a n l |
16 | p e p |
17 | p l |
18 | e atte |
Marc Horby schrieb: > Jens G. schrieb: >> Weil sich kaum jemand nur zum Angucken der CAD-Files das entsprechende >> Programm installieren will. > > Ich habe es aber. Er kann doch beides machen! Kannst du dir beim Hersteller runterladen. Tut hier nichts zur Sache und bringt das Thema nichts weiter. Lass es sein.
Rest schrieb: > Die Angaben > im Datenblatt sind meistens mit sehr sehr großen Masseflächen gemessen. > Unter Umständen ist es sinnvoll unterhalb der Antenne gleich nochmal > eine Metallfläche zu Platzieren: Ist mit Massefläche der GND der Platine gemeint? Wenn ja dann ist die Massefläche bei mir ca 96x55m (innenlage einer 4layer) Ist denn die Antenne die Richtige? Diese: http://cdn.taoglas.com/datasheets/ALA.01.07.0095A.pdf und https://www.digikey.com/product-detail/en/pulselarsen-antennas/W3908B0100/1837-1004-ND/7667475 Könnte man mechanisch auch verbauen
Johnny S. schrieb: > Ist mit Massefläche der GND der Platine gemeint? Wenn ja dann ist die > Massefläche bei mir ca 96x55m (innenlage einer 4layer) Normalerweise ist nicht irgend eine Innenlage gemeint. Meisten sind es metallische Flächen oder eine durchgehende Außenlage, die möglichst kurz an die Masse der Antenne angeschlossen ist. Probiere es doch einfach mal aus. Nimm dein Telefon, pack es in ein Metall gehäuse, GND z.B. von der Kopfhörerbuchse und dann logge deine Position während du durch die Straße läust.
BlaBla schrieb: > Johnny S. schrieb: >> Ist mit Massefläche der GND der Platine gemeint? Wenn ja dann ist die >> Massefläche bei mir ca 96x55m (innenlage einer 4layer) > > Normalerweise ist nicht irgend eine Innenlage gemeint. > Meisten sind es metallische Flächen oder eine durchgehende Außenlage, > die möglichst kurz an die Masse der Antenne angeschlossen ist. Nunja, bei 4layer ist ja meist L2 und L3 entweder GND oder VCC da ja auf Top und Bottom die Bauteile sitzen, also die Innenlage GND ist ja komplett ausgefüllt, bis auf die VIA Borhungen
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Johnny S. schrieb: > Rest schrieb: >> Die Angaben >> im Datenblatt sind meistens mit sehr sehr großen Masseflächen gemessen. >> Unter Umständen ist es sinnvoll unterhalb der Antenne gleich nochmal >> eine Metallfläche zu Platzieren: > > Ist mit Massefläche der GND der Platine gemeint? Wenn ja dann ist die > Massefläche bei mir ca 96x55m (innenlage einer 4layer) Meine Aussage bezog sich auf die Antenne die du weiter oben genannt hast. Bei der handelt es sich um eine keramische Patchantenne die im 90°-Winkel auf die Platine montiert wird. Wenn sie aufgelötet ist, dann schaut sie seitlich aus der Platine heraus. Dementsprechend brauchst du auch eine Metallfläche unter der Antenne die 90° hat. Siehe Anhang, die mit rotem Kreuzchen versehen Fläche sollte noch viel viel größer werden. Die solltest du so groß wie möglich machen. Idealer Weise >2*lambda oder so. Realistisch: So groß wie die Endkappen des Gehäuses bzw. so dass es gerade noch rein geht geht. Die Kupferlagen der Platine sind für diese Antenne mMn. nicht sonderlich wirksam da nicht 90° zur Hauptachse. Johnny S. schrieb: > Nunja, bei 4layer ist ja meist L2 und L3 entweder GND oder VCC da ja auf > Top und Bottom die Bauteile sitzen, also die Innenlage GND ist ja > komplett ausgefüllt, bis auf die VIA Borhungen In nahezu jeder HF-Schaltung wird Top & Bottom mit GND-Kupfer augefüllt und dann kommen Stitching-Vias für möglichst niederohmige zwischen den Lagen dazu. Das GND auf Layer 2 (wenn man davon ausgeht dass die Microstrips auf Top laufen) ist natürlich wegen dem FR-4 von den Cores/Prepregs nicht so toll, da auch deine Antenne diese dielektrischen Verluste "sieht" und entsprechend dem Widersterstand (tan_delta <-> ESR) degradiert sich die Masse die die Antenne sieht. Darum so viel wie möglich Masse auf Top. Aber auch das gilt nur für Antennen die nach oben schauen. Die Antenne die du hast schaut zur Seite und benötigt lotrecht zur Achse eine Massefläche, also eine parallel zu den Endkappen. Vergiss nicht den Bias-Tee, das ist eine aktive Antenne!
Rest schrieb: > Meine Aussage bezog sich auf die Antenne die du weiter oben genannt > hast. Bei der handelt es sich um eine keramische Patchantenne die im > 90°-Winkel auf die Platine montiert wird. Wenn sie aufgelötet ist, dann > schaut sie seitlich aus der Platine heraus. Dementsprechend brauchst du > auch eine Metallfläche unter der Antenne die 90° hat. Siehe Anhang, die > mit rotem Kreuzchen versehen Fläche sollte noch viel viel größer werden. > Die solltest du so groß wie möglich machen. Idealer Weise >2*lambda oder > so. Realistisch: So groß wie die Endkappen des Gehäuses bzw. so dass es > gerade noch rein geht geht. Die Kupferlagen der Platine sind für diese > Antenne mMn. nicht sonderlich wirksam da nicht 90° zur Hauptachse. Wäre es denn sinnvoller gleich eine kleine eigene "Winkelplatine" zu machen und dann auf die Winkelplatine eine normale keramische Antenne zu verlöten? Dann könnte man das Modul gleich noch mit raufpacken und über einen 8-er 2.54mm Stecker einstecken?
Was haltet Ihr von der Idee einen ein fertiges Modul auf einem rechtwinklig montierten PCB zu verwenden? https://www.u-blox.com/en/product/cam-m8-series
Etwas in die Richtung würde ich machen: https://www.researchgate.net/figure/a-Circularly-polarized-printed-ring-slot-antenna-and-b-the-measured-axial-ratio-in_fig6_254060977 Braucht aber Messgeräte und Erfahrung.
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Ich habe noch ein wenig nach Antennen umgeschaut und habe eine gefunden welche zum "Aufkleben" ist. Leider ist der Klebstoff auf der falschen Seite, also der Connector wäre auf der Oberseite. Würde man die Antenne um 180 drehen und 0.3mm vom Gehäuse abtragen sowie einen Ausschnitt fürs Kabel machen, könnte man die Antenne mit etwas Klebstoff "verkehrtrum" auf das Gehäuse kleben, und dann die Folientastatur darüber kleben. Im Datenblatt ist eine Grafik welche die Signalstärke anzeigt. Rot ist vermutlich die beste. Wenn ich es im PDF so hindreh wie ich es möchte gibt es immernoch einen Bereich nach oben Würde die funktionieren?
Johnny S. schrieb: > könnte man die Antenne mit etwas > Klebstoff "verkehrtrum" auf das Gehäuse kleben, und dann die > Folientastatur darüber kleben. Eine Folientastatur enthält normalerweise jede Menge Metall: Leiterbahnen, leitfähige Schichten um den Kontakt herzustellen, eindrückbare Metalldome. Das stört alles den Funkempfang.
Johnny S. schrieb: > Ist es nun möglich eine keramische Antenne (10x10x4mm) hinter der > Abschlusskappe zu setzen und damit brauchbaren Positionsempfang (+-10M) > zu erhalten? Klar kannst du das machen, aber es macht wenig Sinn. Du schirmst über dein Gehäuse einen Großteil der Satelliten ab. Wenn es dann noch ungünstig steht kommt gar nichts mehr an. Du brauchst min. 2 Antennen (an jeder Kappe eine) und den entsprechenden Empfänger um überhaupt etwas zu empfangen. Wenn es möglich ist das Prinzip Alugehäuse zu ändern würde ich das machen. Sonst evtl. das Projekt so lange vertagen bis die technische Entwicklung so weit ist das die Signale durch Metall gehen. Aber es wird wohl noch etwas dauern bis GPS - Hyperraum tunneling im Konsumerbereich erschwinglich wird ;-).
Johnny S. schrieb: > und dann die Folientastatur darüber kleben. Das verstimmt dann die Antenne. In der Tastatur ist dann noch Kupfer von dem du auch nicht wissen kannst was es durchlässt und in welchem Bereichen und ob du dir neue Schwingkreise baust. Satellitensignale haben nun mal die Eigenschaft sehr schwach zu sein. Selbst Apple mit all seinen Möglichkeiten ist von Alu weg und mach Glas oder Kunststoff. Aber Versuch macht kluch, einfach mal aufbauen und die Signalstärke im uBlox tool anschauen.
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Ich habe da ich gerade Zeit habe zwei Versuche gemacht, mit einem NEO-M8 Fertigmodul von Ublox. Mit dem Dremel habe ich ein 2mm Alugehäuse bearbeitet um ein "Fenster" für das Modul zu machen. -> Kein Erfolg Beim zweiten Versuch habe ich vorne aufs Ende ein 2mm ABS Stück geklebt und das modul mit Heissleim aufkeklebt (ca. 1-2mm Heissleib zusäztlich) somit etwa 4mm Kunsstoff Damit war es mir direkt möglich innert 60s einen Fix zu erhalten, welcher für mich OK war. Das ganze wurde auf einem Fensterbrett bei bedecktem Wetter durchgeführt, somit wurde der Empfänger auch noch vom Haus einseitig beschattet. Somit denke ich für das besagte Projekt werde ich hinter der Kunsstoffabdeckung eine keramikantenne platzieren, das sollte so auf jedenfall funktionieren, da es ja so mit der "megabastelei" funktioniert
Johnny S. schrieb: > Beim zweiten Versuch habe ich vorne aufs Ende ein 2mm ABS Stück geklebt > und das modul mit Heissleim aufkeklebt (ca. 1-2mm Heissleib zusäztlich) > somit etwa 4mm Kunsstoff ABS ist im Bereich der GPS Frequenzen transparent. Das war auch vorher bekannt. Eine sinnvolle Herangehensweise wäre imo den RSSI mit und ohne Abdeckung zu messen. Einen Fix bekommst du auch mit nur einem Satelliten das sagt nicht aus. Besser sind GDOP und HDOP zu nutzen. Es bringt dir auch nichts die Kiste optimal hinzustellen. Entscheidend ist auf'm Platz, also in einem realen Anwendungsszenario. Eine anständige Platte anschrauben, die Kiste hinlegen und dann auch umdrehen wären meine ersten Messungen. Um mich nicht selbst zu veralbern würde ich das so weit treiben bis ich gar nichts mehr empfange. Zwischendrin den uBlox mal ganz zu resetten gibt auch ein feeling was alles abgehen kann. Dann noch mal ordentlich Wasser drauf um das Verhalten bei Schlechtwetter kennen zu lernen. Wissen spart lange strecken auf Holzwegen, nicht immer aber ... .
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