Forum: HF, Funk und Felder Was macht eine GPS-Antenne zu einer aktiven Antenne?


von Crazy Harry (crazy_h)


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Ja ich weiß, ein Verstärker. Aber entweder such ich nach dem falschen, 
oder blicks nicht. Ich finde nur immer 1000 aktive GPS-Antennen, wo mich 
doch nur ein Schaltplan interessieren würde.

Hat einer von euch evtl. einen Schaltplan für mich? DANKE :-)

Harry

.... die aktiven bei Pollin sind seit ein paar Tagen ausverkauft :-( 
hätte man schlachten können.

von MarcOni (Gast)


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Da ist nichts Geheimnisvolles drin. Ein 3V LNA, eine Fernspeisedrossel 
und ggf. ein Ausgangsfilter.

NXP Application Note:
https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN11420.pdf

von Crazy Harry (crazy_h)


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Danke dir. LNA war der richtige Begriff.

von TLA SRC ;-) (Gast)


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von Tobias P. (hubertus)


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Hier habe ich mal eine geöffnet und die Schaltung abgezeichnet.

https://hb9fsx.ch/wordpress/wp-content/uploads/2017/11/20171126_171140.jpg

von TLA SRC ;- (Gast)


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Tobias P. schrieb:
> Hier habe ich mal eine geöffnet und die Schaltung abgezeichnet.

Hm eine Breitband Bipo als Eingangsstufe für nen Low Noise Amplifier 
halt ich jetzt nicht so geschickt. Und 25 GHz sind auch ein Mehrfaches 
von dem, was man für GPS (1575.42 MHz) braucht.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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TLA SRC ;- schrieb:
> Hm eine Breitband Bipo als Eingangsstufe für nen Low Noise Amplifier
> halt ich jetzt nicht so geschickt.

Dich als HF-Schaltungsentwickler zu beschäftigen, halten die Hersteller 
von GPS-Geräten wohl auch nicht für so geschickt.

> Und 25 GHz sind auch ein Mehrfaches
> von dem, was man für GPS (1575.42 MHz) braucht.

Bei der Betriebsfrequenz sollte aber auch noch nennenswert Verstärkung 
möglich sein. Also muss die Transitfrequenz schon entsprechend hoch 
sein. Hast Du überhaupt jemals einen Blick in das Datenblatt des BFG425 
geworfen?

von TLA SRC ;- (Gast)


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Andreas S. schrieb:
> Hast Du überhaupt jemals einen Blick in das Datenblatt des BFG425
> geworfen?

Klar, woher soll ich sonst die Angabe der Transitfrequenz haben.

TLA SRC ;- schrieb:
>> Hm eine Breitband Bipo als Eingangsstufe für nen Low Noise Amplifier
>> halt ich jetzt nicht so geschickt.

>Dich als HF-Schaltungsentwickler zu beschäftigen, halten die Hersteller
>von GPS-Geräten wohl auch nicht für so geschickt.

Kannst Du bitte sachlich bleiben?! Dann können vielleicht alle 
Beteiligte was lernen und so Spass an der Technik entwickeln.

Die hohe Verstärkung kann gern in der zweiten Stufe des 
Antennenverstärker gemacht werden. Für die Eingangsstufe hätte ich jetzt 
'klassischerweise' einen hochohmigen FET erwartet um die Antenne bei dem 
schwachen Signal zu 'entlasten' . Und da ja eine Rauschsperre im 
wesentlichen ein TP darstellt, scheint eine hohe Transitfrequenz auch 
eher kontraproduktiv zumal Bipolartransistoren durch das 
rekombinationsrauschen ohnehin als 'rauschfreudig' gelten.

Ich höre mir gern sachliche Gegenargumente an.

von Tobias P. (hubertus)


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Andreas S. schrieb:
> Dich als HF-Schaltungsentwickler zu beschäftigen, halten die Hersteller
> von GPS-Geräten wohl auch nicht für so geschickt.

:-) YMMD.

TLA SRC ;- schrieb:
> Die hohe Verstärkung kann gern in der zweiten Stufe des
> Antennenverstärker gemacht werden. Für die Eingangsstufe hätte ich jetzt
> 'klassischerweise' einen hochohmigen FET erwartet um die Antenne bei dem
> schwachen Signal zu 'entlasten' . Und da ja eine Rauschsperre im
> wesentlichen ein TP darstellt, scheint eine hohe Transitfrequenz auch
> eher kontraproduktiv zumal Bipolartransistoren durch das
> rekombinationsrauschen ohnehin als 'rauschfreudig' gelten.

Nein. Die erste Stufe muss so viel Verstärkung wie nur irgend möglich 
bringen. Die Friis-Formel sagt das. Denn es soll ja ein LNA sein, nicht 
ein NOA (noise only amplifier ;-)). Damit man noch genug verstärken 
kann, muss man Transistoren mit einer wesentlich höheren Transitfrequenz 
benutzen - bedenke dass bei der Transitfrequenz der Gain gerade nur noch 
1 ist.

Übrigens hier noch ein Photo der Antenne (rückwärtiges Abschirmblech 
entfernt). Da kann man die SMD-Codes selber nach gucken :-)

https://hb9fsx.ch/wordpress/wp-content/uploads/2017/11/20171117_132207.jpg

Anscheinend ist da eine Bestückungsvariante vorgesehen. Es wär spannend 
zu wissen, weshalb das nicht so realisiert wurde oder ob man die Antenne 
mit dem zusätzlichen Transistor etwa noch ein bisschen aufbohren könnte.

: Bearbeitet durch User
von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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TLA SRC ;- schrieb:
> Die hohe Verstärkung kann gern in der zweiten Stufe des
> Antennenverstärker gemacht werden. Für die Eingangsstufe hätte ich jetzt
> 'klassischerweise' einen hochohmigen FET erwartet um die Antenne bei dem
> schwachen Signal zu 'entlasten' .

Solch ein dielektrischer Resonator, wie er als eigentliche Antenne 
eingesetzt wird, ist aber keine besonders hochohmige Signalquelle, bei 
der sich ein FET wegen des ohmschen Anteils seiner Eingangsimpedanz 
lohnen würde. In dem Frequenzbereich geht es eher um die kapazitive 
Belastung. Und deswegen gibt es je nach Hersteller sowohl 
Bipolartransistoren als auch HEMT-MESFETs für solche Anwendungen.

Und natürlich ist es immer vorteilhaft, eine hohe Verstärkung möglichst 
dicht an der Signalquelle (Antenne) zu realisieren, denn dann müssen 
folgende Stufen nicht das Rauschen der ersten Stufe unnötig 
mitverstärken.

> Und da ja eine Rauschsperre im
> wesentlichen ein TP darstellt, scheint eine hohe Transitfrequenz auch
> eher kontraproduktiv zumal Bipolartransistoren durch das
> rekombinationsrauschen ohnehin als 'rauschfreudig' gelten.

Dafür weisen Bipolartransistoren aber meist ein günstigeres 
Spannungsrauschen auf als MOSFETs.

von TLA SRC ;-) (Gast)


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> Friis-Formel
OK, die hatte ich nicht auf dem Schirm, ich betrachte eine dediziert auf 
GPS ausgelegte Antenne als Teil eines 'Selektiv'-Verstärkers um die 
GPS-Träger-Frequenz . Da stößt man sich an der Verwendung von 
'Breitband'-Transistoren, eben Amplifier die den 'unerwünschten' 
Frequenzbereich als externe Rauschquelle verstärken.

> Solch ein dielektrischer Resonator, wie er als eigentliche Antenne
> eingesetzt wird, ist aber keine besonders hochohmige Signalquelle, bei
> der sich ein FET wegen des ohmschen Anteils seiner Eingangsimpedanz
> lohnen würde.

Hm, grad bei den geringen Signalstärken hätt man besonders hochohmige 
Eingangsstufen erwartet. Und 'das es sich nicht lohnt', heisst nicht das 
er signaltechnisch falsch eingesetzt ist. Interessant ist, ob die 
Aussage bezüglich der Eignung FET oder Bipo auch auf die Helix-Antenne 
zutrifft, die auch bei GPS Anwendungen benutzt wird. Oder wird diese wie 
die Patch-Antenne auch auf den Fall "dielektrischer Resonator als 
eigentliche Antenne" zurückgeführt (da gleiche Resonanzfrequenz) ?

von Tobias P. (hubertus)


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TLA SRC ;-) schrieb:
> Da stößt man sich an der Verwendung von 'Breitband'-Transistoren, eben
> Amplifier die den 'unerwünschten' Frequenzbereich als externe
> Rauschquelle verstärken.

nein. Die Antenne selbst ist der Vorfilter. Unerwünschte Frequenzen 
empfängt die kaum, weil sie ausserhalb des GPS Frequenzbands 
fehlangepasst ist.

TLA SRC ;-) schrieb:
> Hm, grad bei den geringen Signalstärken hätt man besonders hochohmige
> Eingangsstufen erwartet.

Nein! warum hochohmig? eine Leistungsanpassung muss stattfinden. Die 
Antenne selbst ist niederohmig.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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TLA SRC ;-) schrieb:
>> Friis-Formel
> OK, die hatte ich nicht auf dem Schirm, ich betrachte eine dediziert auf
> GPS ausgelegte Antenne als Teil eines 'Selektiv'-Verstärkers um die
> GPS-Träger-Frequenz . Da stößt man sich an der Verwendung von
> 'Breitband'-Transistoren, eben Amplifier die den 'unerwünschten'
> Frequenzbereich als externe Rauschquelle verstärken.

Ein sehr großer Teil dieser Selektivität wird bereits durch den 
erwähnten dielektrischen Resonator geschaffen. Und wie schon erwähnt, 
müssen solche Transistoren bei der Nennfrequenz überhaupt noch 
verstärken. In sehr grober Näherung(!) kann man die Transitfrequenz 
ähnlich wie das GBP eines OPs betrachten.

>> Solch ein dielektrischer Resonator, wie er als eigentliche Antenne
>> eingesetzt wird, ist aber keine besonders hochohmige Signalquelle, bei
>> der sich ein FET wegen des ohmschen Anteils seiner Eingangsimpedanz
>> lohnen würde.
>
> Hm, grad bei den geringen Signalstärken hätt man besonders hochohmige
> Eingangsstufen erwartet.

Nicht "man", sondern "Du" bzw. in einem von Dir gefassten Beitrag "ich".

> Und 'das es sich nicht lohnt', heisst nicht das
> er signaltechnisch falsch eingesetzt ist. Interessant ist, ob die
> Aussage bezüglich der Eignung FET oder Bipo auch auf die Helix-Antenne
> zutrifft, die auch bei GPS Anwendungen benutzt wird. Oder wird diese wie
> die Patch-Antenne auch auf den Fall "dielektrischer Resonator als
> eigentliche Antenne" zurückgeführt (da gleiche Resonanzfrequenz) ?

Eine Helixantenne ist deutlich breitbandiger als ein Resonator. Man kann 
aber schon ziemlich generell sagen, dass die Impedanzen von Antennen 
eher im Bereich von 1-300 Ohm liegen. Auf dem von Tobias gezeigten Foto 
der Leiterplattenrückseite sieht man auch sehr gut, dass der Resonator 
gleichspannungsmäßig sogar kurzgeschlossen ist, siehe die senkrechte 
Lambda-Viertel-Leitung, die links neben dem zentralen Pin nach unten zur 
Massefläche führt.

Ein großes Problem früherer aktiver GPS-Antennen oder GPS-Module war die 
hohe Empfindlichkeit gegenüber ESD (elektrostatischen Aufladungen). 
Möglicherweise ist das auch einer der Gründe dafür, dass jetzt 
Bipolartransistoren eingesetzt werden. Andererseits sind solche 
HF-Transistoren auch nicht mehr so ganz unempfindlich gegen ESD.

Mit einer elektrisch isolierend aufgehängten Antenne an einem 
FET-Eingang würde man sich nur niederfrequenten Müll einfangen, d.h. 
Netzbrumm usw., und damit den Verstärker übersteuern oder beschädigen.

: Bearbeitet durch User
von TLA SRC ;-) (Gast)


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>Ein sehr großer Teil dieser Selektivität wird bereits durch den
>erwähnten dielektrischen Resonator geschaffen.
Also liegt hier zwischen Antenne und HF-Verstärker ein Selektor/Bandpass 
liegt, der nicht in die Schaltplanskizze gezeichnet ist?.

>Mit einer elektrisch isolierend aufgehängten Antenne an einem
>FET-Eingang würde man sich nur niederfrequenten Müll einfangen, d.h.
>Netzbrumm usw., und damit den Verstärker übersteuern oder beschädigen.

Naja, ein GPS-Empfänger ist als mobiles Devices prinzipbedingt oft 
batteriegetrieben und das brummende Netz respektive die Nähe dazu eher 
nicht erforderlich oder zu . Ferner bezweifle ich, das es die auf die 
Trägerfrequenz angepasste Antenne ist, die den frequenzfremden 'Müll' 
'einfängt'. das kommt wohl  über die schlecht gefilterete 
Energieversorgung resp. Anschlusskabel

> Auf dem von Tobias gezeigten Foto
> der Leiterplattenrückseite sieht man auch sehr gut,

Ja auf dem Foto, nicht auf dem Schaltplan. Deshalb gehört bei diesen 
HF-Schaltungsanalysen immer ein PCB-Foto dazu, das hier nachgereicht 
wurde.
(BTW, danke für die Mühe , so eine Analyse realer Baugruppen ist IMHO 
sehr erhellend)

>> Hm, grad bei den geringen Signalstärken hätt man besonders hochohmige
>> Eingangsstufen erwartet.

>Nein! warum hochohmig?
Hm, damit der Schwinkreis gut entkoppelt (wenig belastet) ist und somit 
eine 'Steile Resonanzkurve' entsteht? Und eine starke Resonanz ist nötig 
um die Empfindlichkeit hochzutreiben?  Wenn hier ein anderes 
Erklärungsmodell benutzt wird, bitte mitteilen.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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TLA SRC ;-) schrieb:
> Also liegt hier zwischen Antenne und HF-Verstärker ein Selektor/Bandpass
> liegt, der nicht in die Schaltplanskizze gezeichnet ist?.

Die Antenne IST dieser Resonator.

> Naja, ein GPS-Empfänger ist als mobiles Devices prinzipbedingt oft
> batteriegetrieben und das brummende Netz respektive die Nähe dazu eher
> nicht erforderlich oder zu . Ferner bezweifle ich, das es die auf die
> Trägerfrequenz angepasste Antenne ist, die den frequenzfremden 'Müll'
> 'einfängt'. das kommt wohl  über die schlecht gefilterete
> Energieversorgung resp. Anschlusskabel

Blablabla... Du bist doch derjenige, der auf Teufel komm raus einen 
möglichst hochohmigen FET-Eingang vorsehen möchte, um möglichst viele 
Störsignale einzufangen. Also beschwere Dich nicht darüber.

> Ja auf dem Foto, nicht auf dem Schaltplan. Deshalb gehört bei diesen
> HF-Schaltungsanalysen immer ein PCB-Foto dazu, das hier nachgereicht
> wurde.
> (BTW, danke für die Mühe , so eine Analyse realer Baugruppen ist IMHO
> sehr erhellend)

Genau. Tobias hat auch nur die Verdrahtung der auf der Leiterplatte 
montierten Bauelemente dargestellt, nicht die HF-technisch relevanten 
Komponenten, die ein Bestandteil der Leiterplatte selbst seind, wie z.B. 
Filter.

>>Nein! warum hochohmig?
> Hm, damit der Schwinkreis gut entkoppelt (wenig belastet) ist und somit
> eine 'Steile Resonanzkurve' entsteht? Und eine starke Resonanz ist nötig
> um die Empfindlichkeit hochzutreiben?  Wenn hier ein anderes
> Erklärungsmodell benutzt wird, bitte mitteilen.

Ich habe Dir bereits erklärt, dass die ohmsche Belastung bei solch 
niederohmigen Schaltungen völlig irrelevant ist. Viel wichtiger ist die 
Eingangskapazität des Verstärkers, und die ist bei FETs meist höher als 
bei Bipolartransistoren. Allerdings sieht man auf dem Foto, dass die 
Basis des Transistors nicht so dicht wie möglich am Antennenpin liegt, 
sondern dass die Leiterbahn sogar noch einen Schlenker nach unten macht. 
Dies deutet darauf hin, dass es sich um ein Anpassglied, bestehend aus 
dem dicken Leiterbahnsegment, dem Koppelkondensator, dem unteren 
180°-Leiterbahnstück, und der Eingangsimpedanz des Transistors, handelt, 
vermutlich in Serienresonanz. Eventuell bilden das zur Massefläche 
führende Leiterbahnstück und das dicke Leiterbahnstück zum Transistor 
auch noch eine Art Transformator.

von TLA SRC ;-) (Gast)


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Andreas S. schrieb:

> Blablabla... Du bist doch derjenige, der auf Teufel komm raus einen
> möglichst hochohmigen FET-Eingang vorsehen möchte,

Und Tschüß sachliche Diskussion - ich bin raus.

von aus Oberbayern (Gast)


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Crazy H. schrieb:
> Hat einer von euch evtl. einen Schaltplan für mich? DANKE :-)

Ja, habe ich, das ist der Auszug einer KFZ Antenne.
Ist Millionen Fach im Einsatz bei PKWs des Premium Segments.

Nur mal als Beispiel, ohne darauf einzugehen, ob am Eingang ein Bipolar 
oder FET besser ist. Gibt auch Lösungen mit MMIC.

von Wolfgang (Gast)


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Tobias P. schrieb:
> Die erste Stufe muss so viel Verstärkung wie nur irgend möglich
> bringen.

Und was soll das bringen?
Der Verstärker muss das Antennensignal so weit anheben, dass zusammen 
mit den Kabelverlusten das Antennenrauschen am Empfänger gerade deutlich 
kräftiger ankommt, als das Rauschen der Empfängereingangsstufe - mehr 
nicht.
Am Ende braucht der Empfänger sonst noch erstmal einen Abschwächer, 
damit er noch halbwegs linear arbeitet. ;-)

von Tobias P. (hubertus)


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Wolfgang schrieb:
> Am Ende braucht der Empfänger sonst noch erstmal einen Abschwächer,
> damit er noch halbwegs linear arbeitet. ;-)

bei GPS wohl kaum.

[ ] du weisst, welchen Empfangspegel man bei GPS hat

von Codo (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Tobias P. schrieb:
>> Die erste Stufe muss so viel Verstärkung wie nur irgend möglich
>> bringen.
>
> Und was soll das bringen?
> Der Verstärker muss das Antennensignal so weit anheben, dass zusammen
> mit den Kabelverlusten das Antennenrauschen am Empfänger gerade deutlich
> kräftiger ankommt, als das Rauschen der Empfängereingangsstufe - mehr
> nicht.
> Am Ende braucht der Empfänger sonst noch erstmal einen Abschwächer,
> damit er noch halbwegs linear arbeitet. ;-)

Es geht hier nicht um den Empfangspegel von Rundfunksendern!
Weißt du überhaupt, wie schwach ein GPS-Signal an der Antenne ankommt?
Das liegt tief im Rauschen verborgen. Bestenfalls bei -130dBm

Wolfgang schrieb:
> Am Ende braucht der Empfänger sonst noch erstmal einen Abschwächer,
> damit er noch halbwegs linear arbeitet. ;-)

Davon, einen Abschwächer zu benötigen, ist er aber meilenweit entfernt!

von Wolfgang (Gast)


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Tobias P. schrieb:
> [ ] du weisst, welchen Empfangspegel man bei GPS hat

[ ] du weisst, wieviel "so viel Verstärkung wie nur irgend möglich" sein 
kann?

von Tobias P. (hubertus)


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Wolfgang schrieb:
> Tobias P. schrieb:
> [ ] du weisst, welchen Empfangspegel man bei GPS hat
>
> [ ] du weisst, wieviel "so viel Verstärkung wie nur irgend möglich" sein
> kann?

bei einer Stufe (und die Rede warja nur von der ersten Stufe) und 
diesem Frequenzbereich wirst du wohl kaum 100dBGain bekommen. Wenns 30dB 
sind ist das wohl schon ziemlich viel. Da bist du aber noch Meilenweit 
davon entfernt, irgendwas zu übersteuern.

von Wolfgang (Gast)


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Codo schrieb:
> Weißt du überhaupt, wie schwach ein GPS-Signal an der Antenne ankommt?
> Das liegt tief im Rauschen verborgen. Bestenfalls bei -130dBm

IMHO laufen die Sender mit 13W und die Datenübertragumgsrate liegt bei 
gerade mal 50Bd. Eine fuzelige Antenne von ein paar wenigen 
Quatratzentimetern schnappt davon immerhin noch genug auf, um damit auf 
einige 10ns genau die Laufzeit zu bestimmen.

von Codo (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Eine fuzelige Antenne von ein paar wenigen
> Quatratzentimetern schnappt davon immerhin noch genug auf, um damit auf
> einige 10ns genau die Laufzeit zu bestimmen.

Was von der Antenne kommt, taugt noch lange nicht für die 
Laufzeitbestimmung oder gar die Postition. Von der Antenne kommt 
Rauschen, welches erstmal vom Empfänger mit aufwändiger Mathematik 
bearbeitet werden muß.

von Wolfgang (Gast)


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Codo schrieb:
> Von der Antenne kommt Rauschen, welches erstmal vom Empfänger
> mit aufwändiger Mathematik bearbeitet werden muß.
Die ganzen Nutzsignale der GPS Satelliten sind (Pseudo-)Rauschen. 
Erstmal müssen die Einzelsignale der Satelliten mit Hilfe von 
Korrelatoren anhand der Gold Codes aus dem Rauschgemisch raus gefischt 
werden. So aufwändig ist die Mathematik dazu nicht. Der Aufwand kommt 
dann eher bei der Ortsbestimmung aus den Pseudolaufzeiten ...

von Codo (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Die ganzen Nutzsignale der GPS Satelliten sind (Pseudo-)Rauschen.

Das ist richtig. Diese sind aber vom Pegel her so klein, daß sie im 
empfangenen Rauschen untergehen und erst "herausgerechnet" werden 
müssen. Das heißt, die paar Quadratzentimeter einer GPS-Antenne bringen 
noch lange kein auswertbares Signal und sind weit davon entfernt, den 
Empfänger zu übersteuern. Im Gegenteil, wie Tobias schon richtig sagte, 
hier ist man auf maximal mögliche Verstärkung angewiesen und selbst dann 
ist ohne Rechnerei das Signal nicht auswertbar.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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TLA SRC ;-) schrieb:
> Und Tschüß sachliche Diskussion - ich bin raus.

Du kommst hier mit maximaler Ahnungslosigkeit an, um die Entwickler 
funktionsfähiger Komponenten ihrer angeblichen Ahnungslosigkeit zu 
bezichtigen. Da schlägt der Dunning-Kruger-Effekt mal wieder so richtig 
zu.

von TLA SRC ;-) (Gast)


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Andreas S. schrieb:
> Du kommst hier mit maximaler Ahnungslosigkeit an, um die Entwickler
> funktionsfähiger Komponenten ihrer angeblichen Ahnungslosigkeit zu
> bezichtigen.

Nein, das war eine qualifizierte Frage, vorgetragen mit erklärter 
Lernbereitschaft.

> Da schlägt der Dunning-Kruger-Effekt mal wieder so richtig
> zu.
Beiss doch in die Tastatur vor Dir, wenn du deine Profilierungssucht 
nicht unter Kontrolle hast. Schönen Tag auch,

von Wolfgang (Gast)


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Codo schrieb:
> Im Gegenteil, wie Tobias schon richtig sagte,
> hier ist man auf maximal mögliche Verstärkung angewiesen

Nein, es geht nur darum, dass sich der Signal-Rausch-Abstand auf dem Weg 
von der Antenne bis zum Ausgang der ersten Empfängerstufe möglichst 
wenig verschlechtert.

von Wolfgang (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> ... möglichst wenig ...
richtig: nicht nennenswert ;-)

von Jetzt weg mit dem Troll (Gast)


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Was spricht denn gegen einen MAR-6 oder GALI-4 von Minicircuits. Die 
Speisung ueber das Koaxialkabel.

von Tobias P. (hubertus)


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Jetzt weg mit dem Troll schrieb:
> Was spricht denn gegen einen MAR-6 oder GALI-4 von Minicircuits.
> Die
> Speisung ueber das Koaxialkabel.

im Prinzip nichts. Problem könnte sein, dass viele Empfänger eine 
Speisespannung von 3-3.3V zur Verfügung stellen. Das reicht dann nicht. 
Aber wenn du einen solchen MMIC Verstärker nennen kannst, der mit 3V 
noch sicher läuft, dann würde mich das auch sehr interessieren.

von Test (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Codo schrieb:
>> Im Gegenteil, wie Tobias schon richtig sagte,
>> hier ist man auf maximal mögliche Verstärkung angewiesen
>
> Nein, es geht nur darum, dass sich der Signal-Rausch-Abstand auf dem Weg
> von der Antenne bis zum Ausgang der ersten Empfängerstufe möglichst
> wenig verschlechtert.

Exakt. Und das um das Rauschverhalten (beschrieben durch Friis-Formel) 
optimal zu nutzen.

Das ist im Übrigen der Witz an jedem LNA. Er ist eben auf 
Rauschanpassung (minimale Rauschzahl) designt. Das geht massiv auf 
Kosten der Verstärkung weil Rauschanpassung und Leistungsanpassung (und 
damit max. Verstärkung) nicht zusammenfallen. Während LNAs häufig "nur" 
10..14dB Verstärkung bei super NF haben, gibt es Pufferverstärker die 
problemlos >27dB verstärken. Die Kehrseite ist dann NF>4dB. Aber 
irgendwo weiter hinten im Signalpfad oder am LO kann einem das ja egal 
sein. Siehe Friis-Formel.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Test schrieb:
> Aber irgendwo weiter hinten im Signalpfad oder am LO kann einem das
> ja egal sein. Siehe Friis-Formel.

Ich empfehle hierfür den Rechner bei Mini-Circuits, Reiter "Cascade 
Noise Figure":

https://www.minicircuits.com/applications/microwave_calculator.html

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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TLA SRC ;-) schrieb:
> Andreas S. schrieb:
>> Du kommst hier mit maximaler Ahnungslosigkeit an, um die Entwickler
>> funktionsfähiger Komponenten ihrer angeblichen Ahnungslosigkeit zu
>> bezichtigen.
>
> Nein, das war eine qualifizierte Frage, vorgetragen mit erklärter
> Lernbereitschaft.

In Deinem ursprünglichen Diskussionsbeitrag sind weder eine Frage noch 
die erklärte Lernbereitschaft enthalten, sondern ausschließlich haltlose 
Kritik:

TLA SRC ;- schrieb:
> Tobias P. schrieb:
>> Hier habe ich mal eine geöffnet und die Schaltung abgezeichnet.
>
> Hm eine Breitband Bipo als Eingangsstufe für nen Low Noise Amplifier
> halt ich jetzt nicht so geschickt. Und 25 GHz sind auch ein Mehrfaches
> von dem, was man für GPS (1575.42 MHz) braucht.

von Crazy Harry (crazy_h)


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Also erstmal herzlichen Dank an alle, die sinnvolle Beiträge gepostet 
haben und besonderen Dank für die "Nebensächlichkeiten". Gerade diese 
haben mir gezeigt, daß es wohl nichts bringt einen LNA zu kaufen und 
sich schnell eine Platine zu stricken.
Eigentlich hatte ich vor, nachdem ich ein mir bisher unbekanntes 
GPS-Modul gefunden hatte das mit der OnBoard-Antenne nicht funktioniert 
- mit einer externen aktiven aber sehr gut, bei Pollin eine Anzahl 
aktiver Antennen zu kaufen, aber diese sind plötzlich ausverkauft. Der 
Preis von ~1.5€ war zu verlockend. Jetzt gibt es noch passive Antennen, 
aber die aktiven waren einfach besser. Antenne am Fensterbrett, 32 Sat 
in view, 22 in use :-). Ja das Modul kann GPS, Glonass, Galileo und 
BeiDou. Jetzt muß ich mich wohl nach einer anderen billigen Antenne 
umschaun ......

DANKE

von Pauli (Gast)


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Tobias P. schrieb:
> Problem könnte sein, dass viele Empfänger eine
> Speisespannung von 3-3.3V zur Verfügung stellen. Das reicht dann nicht.
> Aber wenn du einen solchen MMIC Verstärker nennen kannst, der mit 3V
> noch sicher läuft, dann würde mich das auch sehr interessieren.

Gibt es doch!
Von NXP BGU8103, ist aber nicht der einzige der Art.

von TLA SRC ;-) (Gast)


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Andreas S. schrieb:
> TLA SRC ;-) schrieb:
>> Andreas S. schrieb:
>>> Du kommst hier mit maximaler Ahnungslosigkeit an, um die Entwickler
>>> funktionsfähiger Komponenten ihrer angeblichen Ahnungslosigkeit zu
>>> bezichtigen.
>>
>> Nein, das war eine qualifizierte Frage, vorgetragen mit erklärter
>> Lernbereitschaft.
>
> In Deinem ursprünglichen Diskussionsbeitrag sind weder eine Frage noch
> die erklärte Lernbereitschaft enthalten, sondern ausschließlich haltlose
> Kritik:

Schau, ich bau dir eine Goldene Brücke nach der anderen, um dieses 
Kasperletheater gesittet zu beenden.

Es ist völlig legitim eine Schaltungsskizze in Frage zu stellen. Das 
muss man auch nicht mit einen Fragezeichen deutlich machen. Das hat auch 
nichts mit kompletter Ahnungslosigkeit zu tun, dessen bin ich dank 
abgeschlossenen ET-Diplomstudium und Funklizenz völlig sicher. Ein 
Zeichen völliger Ahnungslosigkeit wäre dagegen das komplette Schweigen 
obwohl einige Faustregeln zur Konstruktion rauscharmer 
Selektivverstärker unbeachtet scheinen oder sind. Wie schon das 
Kinderlied sagt "Wer nicht fragt, bleibt dumm".

Deine Diskussionsführung findet ich zu Teilen infantil, Kasperletheater 
eben. Bspw. der Vorwurf das Datenblatt nicht gelesen zu haben, obwohl 
dediziert auf eine Grössenangabe aus diesem Bezug genommen wird. Oder 
das autoritäre Geblaffe auf die Gegenfrage, wo bei einem 
batteriegespeisten Mobilgerät das Netzbrumm kommen soll. Jetzt traut man 
sich garnicht zu fragen, ob die Schaltung nicht stabiler wäre, hätte man 
Transistoren mit geringer Transitfrequenz aber gleicher Verstärkung im 
GPS Band bestückt, die vielleicht auch noch preiswerter sind. Zumal die 
Autokorrelation auch aus verschliffenen Flanken noch die Code-wörter 
holt.
Aber vielleicht ist es ja ein Nord-Süd Mentalitätsproblem: "Norddeutsche 
sind nicht unhöflich, das ist norddeutsche Freundlichkeit". Naja, ich 
mag diese Freundlichkeit nicht länger aushalten, erst heutzutage wo bei 
besten Wetter die Biergärten als Hort der Lebensfreude geschloßen sind.

von Tobias P. (hubertus)


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Pauli schrieb:
> Gibt es doch!
> Von NXP BGU8103, ist aber nicht der einzige der Art.

ja, die habe ich auch schon gefunden, wären in der Tat hübsch aber sind 
leider unlötbar.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Pauli schrieb:
> Gibt es doch!
> Von NXP BGU8103, ist aber nicht der einzige der Art.

Der Baustein hat leider 180 GHz Transitfrequenz. Wie wir aber von TLA 
SRC gelernt haben, darf man solche Bauelemente aber nicht für GNSS mit 
nur knapp 1,6 GHz einsetzen.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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TLA SRC ;-) schrieb:
> Das hat auch
> nichts mit kompletter Ahnungslosigkeit zu tun, dessen bin ich dank
> abgeschlossenen ET-Diplomstudium und Funklizenz völlig sicher.

Oha.

von Tobias P. (hubertus)


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Andreas S. schrieb:
> 180 GHz

hab ich gar nicht gesehen. Wahnsinn, 180 GHz! ob man den wohl in einen 
kleinen Hohlleiter reinbasteln könnte und so einen W-Band LNA basteln 
könnte, wenn er nicht die Entkopplungs-Caps schon drin hätte? das wär 
noch ein lustiges Projekt.

von Jetzt weg mit dem Troll (Gast)


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Ich hab mein GPS Modul in eine Plastikdose gepackt und ueber die 
serielle Schnittstelle abgesetzt. Das laeuft jetzt auf dem Fenstersims.

von Tobias P. (hubertus)


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Jetzt weg mit dem Troll schrieb:
> Ich hab mein GPS Modul in eine Plastikdose gepackt und ueber die
> serielle Schnittstelle abgesetzt. Das laeuft jetzt auf dem Fenstersims.

Funktioniert das bei dir gut? hier sind aussen am Fenster in ca. 2m 
Abstand ein paar Bäume, die machen den Empfang leider schwierig(er). 
Trotz guter aktiver Antenne empfängt mein Modul nur ein paar wenige Sats 
mit >ca. 30dB C/N0. Es hat zwar imemr mal wieder einzelne, die auf 50dB 
C/N0 hoch sausen, aber offenbar verläuft dessen Bahn genau durch die 
Baumkrone :-) dann ist er nach ein paar Minuten wieder weg. Wenn man 
Galileo und GPS gleichzeitig aktiv hat sind es aber doch immerhin bis zu 
17 Sats die er sieht. Gibts da ne Lösung? hilft wohl eine Antenne mit 
mehr Gain?

Und: meine Antenne ist nur für GPS spezifiziert. Testweise habe ich mal 
GLONASS zu empfangen versucht. Geht auch, aber die dümpeln um die 20dB 
C/N0 herum. Kann das wirklich an der Antenne liegen? ich muss wohl eine 
neue kaufen. Oder die selbstgebaute zu einer aktiven umfunktionieren...

von TLA SRC ;-) (Gast)


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Andreas S. schrieb:
> Wie wir aber von TLA
> SRC gelernt haben, darf man solche Bauelemente aber nicht für GNSS mit
> nur knapp 1,6 GHz einsetzen.

Nein da wurde man misverstanden. Man kann natürlich Verstärker einsetzen 
die den nicht benötigten Frequenzbereich oberhalb des Trägers 
verstärken, aber das entspricht nicht dem Wunsch nach einem Verstärker 
mit geringen Rauschanteil.  Hohe Transitfrequenz steht auch für höhere 
Schwingungsneigung.

Welches Band man für welche Satelliten benötigt findet sich dort: 
https://miro.medium.com/max/2576/0*WdcfVy-Suc_vSzDn

Und die Verstärkung um diesen Frequenzbereich ist für einen dedizierten 
GPS-Empfänger interessant.

von Crazy Harry (crazy_h)


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GPS: 1575,42 MHz
Glonass: 1602 MHz + k · 562,5 kHz. k=Kanalnummer
Galileo: 1563–1591 MHz
BeiDou: 1575,42 MHz

Meine Antenne ist angegeben mit Empfangsfrequenz: 1575,42 MHz, +/-1023 
kHz. Ich nehms mal so hin und wundere mich.

Im DB des Empfängers steht:
GPS: 1575,42 MHz
Glonass: 1601,71 MHz
zu Galileo und BeiDou hab ich in den gefühlt 20 DB nichts gefunden

Antenne liegt an einer Aussenwand und ca. 2.5m vom Fenster (4.5 * 1.1m) 
entfernt auf der Lehne des Sofas und hat 19-22 Sat in use

von Tobias P. (hubertus)


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Crazy H. schrieb:
> Antenne liegt an einer Aussenwand und ca. 2.5m vom Fenster (4.5 * 1.1m)
> entfernt auf der Lehne des Sofas und hat 19-22 Sat in use

nicht schlecht. Kannst du was zur Positionsgenauigkeit sagen?

Ich habe hier das Problem dass er eben zwar viele Sat sieht, aber die 
Position schwankt extrem. Konkret: ich habe ein Timing-Modul und 
versuche den Survey-In laufen zu lassen, dabei möchte ich eine 
Standardabweichung besser als 3m. Das kriegt er aber nicht hin, das 
Minimum schint bei 6m zu liegen und ich verstehe nicht, weshalb. Ob mein 
Board-Layout schlecht ist (zu viel Störspannungen?) oder ob es schlicht 
und einfach tatsächlich nur an der suboptimalen Antennenposition liegen 
kann? siehe Anhang. Habe 2 Antennen und beide liefern etwa dasselbe 
Resultat. Im Moment habe ich die untere Antenne an einem käuflichen 
GPSDO und die obere an meinem Selbstbau-GPSDO. Die Kabel habe ich durch 
die Fensterdichtung durch gezwängt, das scheint jedenfalls zu 
funktionieren :-)

von Crazy Harry (crazy_h)


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Ich hab den Empfänger knapp 5h laufen lassen und geloggd. In dem Bild 
sind jeweils 16100 Datensätze RMC und GGA und ich finde die 
Nicht-Wanderung sehr gut. Da hatte ich schon wesentlich schlimmere, die 
sich bis 200m entfernt haben. Grad bin ich kurz Auto gefahren und hab 
das Teil mitgenommen. Die Geschwindigkeit ist sehr schnell beim Endwert, 
während der andere GPS-Tacho, den ich fest im KFZ habe, 1-2s später auf 
Endwert geht.

Auch diese Stillstand-Geschwindigkeitsanzeigen sind sehr selten geworden 
:-)

: Bearbeitet durch User
von Mal einwerfen (Gast)


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Wie ich von einem Hersteller solcher Aktivantennen erfahren konnte, ist 
der Ansatz mit dem Verstaerker lediglich um die Verluste des Kabels zu 
kompensieren.
Es geht nicht darum das Signal effektiv zu verstaerken. Denn das Signal 
ist weit unterhalb vom Rauschen. Falls man alles verstaerkt ueberflutet 
man nur den Empfaenger. Der Empfaenger ist optimiert das Signal aus dem 
Rauschen zu holen. Ein gewisses Mass aus dem Rauschen heraus zu 
verstaerken. Falls der Satellit zu schwach ist, weil abgeschattet, kann 
man den nicht mit zusaetzlicher Verstaerkung holen.

von Tobias P. (hubertus)


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Wenn das so ist, wieso macht man dann oft Verstärker mit um die 25..30dB 
Gain rein? so viel Dämpfung hat ja selbst dieses poplige Kabel sicher 
nicht.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Mal einwerfen schrieb:
> Wie ich von einem Hersteller solcher Aktivantennen erfahren konnte, ist
> der Ansatz mit dem Verstaerker lediglich um die Verluste des Kabels zu
> kompensieren.

Hast Du diese Information aus erester Hand von einem 
Hochfrequenzentwickler dieses Herstellers oder nur vom Praktikanten in 
der Marketingabteilung oder Werkstattausfegeassistenzen?

von Wolfgang (Gast)


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Crazy H. schrieb:
> Meine Antenne ist angegeben mit Empfangsfrequenz: 1575,42 MHz, +/-1023
> kHz. Ich nehms mal so hin und wundere mich.
Worüber?

> Glonass: 1601,71 MHz
Das ist Käse. Bei Glonass hat jedes Satellitenpärchen seinen eigenen 
Kanal mit dem o.g. Kanalabstand von 562.5kHz. Für die L1 Kanäle ist das 
Band 1602.0 bis 1615.5 MHz reserviert, nur ein Teil davon wird derzeit 
genutzt.
Die Antenne muss für Glonass das ganze 13.5MHz breite Band abdecken.

von Mal einwerfen (Gast)


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Naja, 3dB/m ist schnell mal erreicht mit einem hinreichend duennen, 
flexiblen und günstigen Kabel. Dann möchte man es auch noch 20 mal 
rollen und falten können und so sind die 20dB weg. Die kleinen 
Verstaerkerchen fuer 0.95$ machen nun alle um die 20dB. Was anderes 
liegt nicht drin.
5m kabel @ 70cts, der Verstaerker 95 cts, die Antenne selbst, Gehaeuse, 
plus etwas Gewinn macht dann die 100$.

Fachleute wie wir koennen die fertige Aktive Antenne gleich fuer 15$ 
kaufen, ohne Gehaeuse.

Meine Anfrage an den Hersteller, damals Garmin, bezog sich auf den 
meines Erachtens nicht verbesserten Empfang per aktiven Antenne 
verglichen mit dem Empfaenger ohne aktive Antenne. Ich erwartete auch 
schneller mehr Satelliten mit mehr Signal zu sehen bei spezifizierten 
20dB oder so Verstaerkung.

von Robert M. (r0bm)


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TLA SRC ;- schrieb:
> Hm eine Breitband Bipo als Eingangsstufe für nen Low Noise Amplifier
> halt ich jetzt nicht so geschickt. Und 25 GHz sind auch ein Mehrfaches
> von dem, was man für GPS (1575.42 MHz) braucht.

Die Transitfrequenz ist als Produkt von Bandbreite und Verstärkung zu 
verstehen. Wenn du einen Verstärker mit V=10 (20dB) benötigst, mit einer 
Bandbreite die das 1,6GHz GPS Band einschließt, geht das nicht mit einem 
Transistor dessen Transitfrequenz bei nur 2GHz liegt.

TLA SRC ;- schrieb:
> Für die Eingangsstufe hätte ich jetzt
> 'klassischerweise' einen hochohmigen FET erwartet um die Antenne bei dem
> schwachen Signal zu 'entlasten' .

Das hängt von den Umständen ab. Für den langwelligen Bereich (LF,MF,HF) 
stimmt deine Aussage. Da die dort verwendeten Antennenstäbe sehr kurz im 
Vergleich zur Wellenlänge sind, dominiert bei der Antenne der kapazitive 
Anteil. Um die max. Antennenspannung abzugreifen, sollte der Eingang des 
verwendeten Antennenverstärkers kapazitätsarm sein. Damit die 
Aktivantenne auch für niedrige Frequenzen geeignet ist, muss der 
Verstärkereingang zusätzlicher Weise hochohmig ausgelegt sein.


TLA SRC ;-) schrieb:
> Man kann natürlich Verstärker einsetzen
> die den nicht benötigten Frequenzbereich oberhalb des Trägers
> verstärken, aber das entspricht nicht dem Wunsch nach einem Verstärker
> mit geringen Rauschanteil.

Warum spielt es für dich eine Rolle, dass der Verstärker in der Lage 
wäre auch noch oberhalb von 1,6GHz zu verstärken? Den GPS-Empfänger 
interessiert dieser Bereich nicht. Wichtig ist was der Transistor an 
Rauschen im Empfangskanal beisteuert. Dieser Rauschanteil hängt z.B. vom 
Basisbahnwiderstand, von der Stromverstärkung, vom Kollektorstrom etc. 
ab. Ein 25GHz Transistor kann rauschärmer als einer mit sehr viel 
kleinerer Transitfrequenz sein.

von Crazy Harry (crazy_h)


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Wolfgang schrieb:
> Crazy H. schrieb:
>> Meine Antenne ist angegeben mit Empfangsfrequenz: 1575,42 MHz, +/-1023
>> kHz. Ich nehms mal so hin und wundere mich.
> Worüber?

Daß der Hersteller der Antenne das so genau angibt

>> Glonass: 1601,71 MHz
> Das ist Käse. Bei Glonass hat jedes Satellitenpärchen seinen eigenen
> Kanal mit dem o.g. Kanalabstand von 562.5kHz. Für die L1 Kanäle ist das
> Band 1602.0 bis 1615.5 MHz reserviert, nur ein Teil davon wird derzeit
> genutzt.
> Die Antenne muss für Glonass das ganze 13.5MHz breite Band abdecken.

Das ist mir bekannt und war eine Angabe aus dem DB des Modulherstellers

Wenn ich die letzten Beiträge lese, drängt sich mir der Verdacht auf, 
daß wenn ich eine passive Antenne räumlich direkt am Modul anschliesse, 
daß ich dann auf eine aktive Antenne verzichten kann?

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Crazy H. schrieb:
> Das ist mir bekannt und war eine Angabe aus dem DB des Modulherstellers
Die für Glonass angegebene Frequenz ist lediglich die untere Grenze des 
von den Satelliten belegten Bandes. Reg dich nicht auf -  das Datenblatt 
taugt nichts. ;-)

von Wolfgang (Gast)


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Crazy H. schrieb:
> Wenn ich die letzten Beiträge lese, drängt sich mir der Verdacht auf,
> daß wenn ich eine passive Antenne räumlich direkt am Modul anschliesse,
> daß ich dann auf eine aktive Antenne verzichten kann?
Das kannst du immer ;-)
Eine aktive Antenne ist in dem Moment hilftreich, wo die Rauschzahl des 
Antennenverstärkers kleiner als die des Empfängers ist und/oder ein 
Antennenkabel dazu kommt, um die Antenne an einem Ort mit besseren 
Empfangsbedinungen (freierer Sicht auf den Himmel, weniger Dämpfung) zu 
plazieren.

von LORAN-Q (Gast)


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Wenn man so einen Verstärker neu entwickelt, dann sollte man bei der 
unteren Grenzfrequenz an L5/E5(1,2 GHz) denken - die Empfänger sind z.Z. 
noch etwas teurer, ab das ändert sich..

von Hp M. (nachtmix)


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Crazy H. schrieb:
> Wenn ich die letzten Beiträge lese, drängt sich mir der Verdacht auf,
> daß wenn ich eine passive Antenne räumlich direkt am Modul anschliesse,
> daß ich dann auf eine aktive Antenne verzichten kann?

Ist so.
Schau mal in die Navis rein, die man an die Windschutzscheibe gepappt 
hat.
Da sind nur 5cm Koax zwischen dem Chip, der alles macht und direkt 
Koordinaten, Geschwindigkeit, usw. als ASCII ausspuckt und der 
keramischen Patch Antenne.
Ich staune selbst, dass es gelungen ist die Eigenstörungen durch den 
Digitalteil so gering zu halten, dass trotzdem der Empfang möglich ist.

Robert M. schrieb:
> Die Transitfrequenz ist als Produkt von Bandbreite und Verstärkung zu
> verstehen.

Genauer gesagt der Stromverstärkung, wobei gewöhnlich von einem 
Verstärkungsabfall bei einer deutlich niedrigeren Meßfrequenz 
extrapoliert wird.
Dennoch kann ein Transistor mit einer Stromverstärkung von nur noch 1 
auch oberhalb von f_T noch Leistungsverstärkung haben und schwingen, 
wenn der Lastwiderstand größer ist als sein Eingangswiderstand.

von Hp M. (nachtmix)


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TLA SRC ;-) schrieb:
> Hm, grad bei den geringen Signalstärken hätt man besonders hochohmige
> Eingangsstufen erwartet.

Bei diesen Frequenzen gibt es nichts hochohmiges mehr.
Selbst 1pF hat einen Blindwiderstand von nur ca. 100 Ohm.

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