Hallo zusammen Habe seit kurzem einen nanoVNA v2 welcher bis 3GHz messen kann. Da ich bei einigen Projekten welche aktuell in der ersten Prototypenphase sind 2.4GHz PCB-Antennen integriert habe, wollte ich nun mal die Perfomance dieser messen. Leider hat sich herausgestellt (nicht sehr überraschend), dass diese Resonanzen bei der völlig falschen Frequenz aufweisen. Mir ist die HF-Thematik absolut bewusst und ich weiss, dass bereits die nächste Charge PCBs leicht andere Frequenzen aufweisen können, da ich kein homogenes Substrat wie z.B. Rogers verwende. Da die Antennenstruktur jedoch relativ Breitbandig ist sollte es genügen, wenn ich die Frequenz in die richtige Richtung trimmen kann. Anbei ein paar Bilder des Messaubaus und der Leiterplatten. Meine Feststellung ist: Beide selbst hergestellten Leiterplatten (IMG_8509 wie auch antenna2.png) haben ähnlich schlechte Messergebnisse. Die Messung der Referenzantenne W3513 weist immerhin eine leichte Tendenz einer Anpassung im Bereich von 2.4GHz auf. Marker 1 und 2 definieren die mögliche Frequenzbandbreite von 2.4GHz. Da bei meiner Anwendung auch ein Relais auf der Leiterplatte sein wird, habe ich auch noch diesen Fall gemessen. Wie zu erwarten war, verschlechterte sich das Ergebnis. Nun meine Frage an euch: Wie würdet ihr hier vorgehen? Meine herangehensweise wäre gewesen zu versuchen, die Struktur zu verkürzen. Ein Anpassnetzwerk wäre hier ja sinnlos, da zuerst mal die Frequenz passen müsste... Die Antenne habe ich übrigens von einem TI-Dokument. https://www.ti.com/lit/an/swra117d/swra117d.pdf?ts=1592288541645&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F Danke schonmal
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Zunächst mal solltest du die Messungen mit dem PCB im geplanten Gehäuse vornehmen, denn das kann auch einiges Verschieben. Wär ja blöd da jetzt was hinzubügeln und im Gehäuse passt's dann wieder nicht.
wer schrieb: > Zunächst mal solltest du die Messungen mit dem PCB im geplanten > Gehäuse > vornehmen, denn das kann auch einiges Verschieben. > > Wär ja blöd da jetzt was hinzubügeln und im Gehäuse passt's dann wieder > nicht. Danke für deine Antwort. Ja, da hast du wohl recht. Das Teil kommt am Ende hinter einen Lichtschalter. Daher befindet sich hinter dem Gehäuse nochmals unbekannt viel Luft oder eben Mauer... Sind Kermamikantennen evtl. unempfindlicher gegen äussere Verstimmungen? Oder habe ich auch mit dem PCB-Ansatz reale Chancen etwas brauchbares hinzubekommen? Anbei ein DB einer möglichen Keramikantenne...
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Hallo, bin jetzt kein HF-Experte, finde aber die Infos von TI recht gut was PCB-Antennen angeht. Es gibt dort eine App-Note für den gleichen Antennentyp (Inverted F) für 866 MHz bzw. 915 MHz: DN023(swra228c) Das Design ist für 915 MHz ausgelegt, die Frequenz einfach durch kürzen des freien Endes "justiert". Denke, dass das auch bei dieser 2,4 GHz Version funktionieren müsste. Falls du etwas mehr Platz auf der PCB hast, habe ich gute Erfahrungen mit diesem Antennentyp für 2,4 GHz gemacht: DN007 (swru120b)
Holger K. schrieb: > Da bei meiner Anwendung auch ein Relais auf der Leiterplatte sein wird, > habe ich auch noch diesen Fall gemessen. Wie zu erwarten war, > verschlechterte sich das Ergebnis. Was für einen Wirkmechanismus hättest du da im Verdacht? Mir fällt dazu als erstes ein Messfehler ein ... Holger K. schrieb: > Wie würdet ihr hier vorgehen? Meine herangehensweise wäre gewesen zu > versuchen, die Struktur zu verkürzen. Aber auf jeden Fall im Gehäuse. Ich würde mir an deiner Stelle einen Testaufbau aus 2 Ziegelsteinen oder Betonklotz mit passender Dose machen. Schau, dass die Einbausituation definiert und reproduzierbar ist. Ansonsten wirst du beim Tuning und Matching nicht glücklich. Probier das wirklich aus, einbauen, messen, ausbauen, ohne Veränderung wieder einbauen, messen, ... In allen möglichen denkbaren Einbausituationen bekommst du weder Matching noch die Antenne selbst perfekt hin. Es ist nur wie immer die Frage wieviel non-Optimum du akzeptieren kannst. Ich sehe in den Keramikantennen hauptsächlich einen Platzvorteil und eine vermeintliche "Design-Einfachheit". Die sind trotzdem im Nahfeld (wie jede Antenne) sehr sensitiv. Auch diese muss getunt werden und braucht eigentlich eine rel. große Massefläche ansonsten erreichst du die im Datenblatt gegebene Effizienz nie und nimmer. Ich würde an deiner Stelle deine Inverted F behalten und sie mal in der von dir definierten Einbausituation tunen und dann die Anpassung machen. Und hol dir ein paar Ferrithülsen die du über das Messkabel schieben kannst ... und du brauchst halt HF-Kondensatoren- und HF-Spulen-Sortimente für das Anpassnetzwerk sonst macht es das Matching auch keinen Spaß.
Das sieht ansich ganz brauchbar aus und bekommt man sicherlich auch abgestimmt. Kürzen der Antenne per Cutter Messer ist bei den Inverted F eine brauchbare Vorgehensweise. Wie hast du den VNA denn kalibiert? Auf welche Ebene hast du kalibriert und hast du auch den Stecker deembeddded und wenn ja wie? Ich würde den SMA Stecker auch weglassen, besser mit einem kurzen Semi Rigide Kabel arbeiten. Den Schnuffi denn per Port Extension vor dem Festlöten rauskablbieren.
Die Messung mit der großen gewinkelten SMA-Buchse, die ad-hoc aufgelötet ist, ist bei 2.4 GHz meiner Erfahrung nach extrem wenig aussagekräftig. Zumal bei Dir anscheinend die eigentliche Antennenstruktur schon da ist und Du extra noch die Buchse mit Kabel zum VNA dazulötest. Damit schließt Du eine zusätzliche 50-Ohm-Last am Messpunkt an, zusätzlich zur Last der Antenne (die schon das ist) und zur Last des Treibers (der auch schon da ist). Bei den Messungen an der unbestückten Platine gibt es sicher auch kleine offene Leitungsstücke, die HF-mäßig wahrscheinlich als Stubs die Impedanz in irgendeiner Weise verändern. Ein Schritt zu aussagekräftigen Messungen wäre, zwei Test-Platinen zu machen, eine wo nur die Antenne drauf ist mit einem guten HF-Steckverbinder (bei Frequenzen über 2 GHz hat sich für mich End-Launch-SMA etabliert, sehr verlustarm und ohne Umstände direkt an eine Leitung anlötbar), und eine zweite wo der Treiber für die Antenne drauf ist. Dann kann man an diesen beiden Interfaces definiert mit 50 Ohm messen und damit auch zuverlässig die Frequenz tunen oder Anpassnetzwerke basteln.
noch vergessen: Wenn es schon so eine Messung im fertigen Aufbau sein muss, dann kann ich U.FL-Buchsen empfehlen. Die sind klein und lassen sich ohne viel Abstand direkt an den interessanten Punkt auf dem PCB anlöten (z.B. direkt an das Ende einer Transmission Line).
123 schrieb: > dass die Einbausituation definiert und reproduzierbar > ist. Ich verstehe deine Überlegungen. Nur wird das Teil später "im Feld" ja auch nie in der perfekten Position zu liegen kommen. Daher hoffe ich, dass ich die externen Einflüsse irgendwie möglichst minimieren kann. 123 schrieb: > Was für einen Wirkmechanismus hättest du da im Verdacht? Mir fällt dazu > als erstes ein Messfehler ein ... Ich dachte da an eine Verstimmung der Antenne durch die Metallteile innerhalb des Relais. Tendenziell gilt ja: grössere Masse => niedrigerere Resonanzfrequenz. 123 schrieb: > Es ist nur wie immer die Frage wieviel non-Optimum du > akzeptieren kannst. Ich denke ich bin schon froh wenn ich im bereich 2.4GHz ein VSWR von 3:1 habe. 123 schrieb: > Ich würde an deiner Stelle deine Inverted F behalten und sie mal > in der von dir definierten Einbausituation tunen Ok dann bleib ich mal vorerst noch dran. 123 schrieb: > und dann die Anpassung > machen. Idealerweise habe ich eine Struktur welche bereits 50 Ohm aufweist bei der entsprechenden Frequenz. 123 schrieb: > und du brauchst halt HF-Kondensatoren- und > HF-Spulen-Sortimente für das Anpassnetzwerk sonst macht es das Matching > auch keinen Spaß. Ein bisschen was davon ist vorhanden. Chris K. schrieb: > Kürzen der Antenne per Cutter Messer ist bei den Inverted F eine > brauchbare Vorgehensweise. Perfekt. Chris K. schrieb: > Wie hast du den VNA denn kalibiert? Eine SOL Kalibration. Daher im Bereich von 1800-2800MHz bei 1000 steps jeweils Short, Open und Load mit SMA Terminierungen (keine selbst gebauten). Chris K. schrieb: > Auf welche Ebene hast du kalibriert > und hast du auch den Stecker deembeddded und wenn ja wie? Diese beiden Fragen sind Neuland für mich. Bitte im genauerer Erklärung. Ich habe die Kalibration am Ende des blauen SMA Coax durchgeführt. Chris K. schrieb: > Ich würde den SMA Stecker auch weglassen, besser mit einem kurzen Semi > Rigide Kabel arbeiten. Da frage ich mich dann halt, wie ich das Semi-Rigid Kabel rauskalibrieren kann. Ich hätte hier noch RG174 rumliegen. Würde dies auch taugen? Chris K. schrieb: > Den Schnuffi denn per Port Extension vor dem > Festlöten rauskablbieren. Du meinst am Ende des offenen Coax die Terminierungen anbringen?
wosnet schrieb: > Zumal bei Dir anscheinend die eigentliche Antennenstruktur schon da ist > und Du extra noch die Buchse mit Kabel zum VNA dazulötest. Das ist korrekt. wosnet schrieb: > Damit > schließt Du eine zusätzliche 50-Ohm-Last am Messpunkt an Die SMA Buchse stellt doch aber keine 50-Ohm Last dar? Ansonsten müsste ich dies ja bei leer angeschlossener SMA-Buchse im Smithdiagramm sehen... wosnet schrieb: > und zur Last des Treibers (der auch > schon da ist). Aktuell ist kein Treiber auf der Leiterplatte. Sondern nur die Antenne. wosnet schrieb: > Bei den Messungen an der unbestückten Platine gibt es > sicher auch kleine offene Leitungsstücke, die HF-mäßig wahrscheinlich > als Stubs die Impedanz in irgendeiner Weise verändern. Wie du im Gerber sehen kannst, gibt es keine weitere Verbindungen an die HF-Leitung. wosnet schrieb: > Ein Schritt zu aussagekräftigen Messungen wäre, zwei Test-Platinen zu > machen, eine wo nur die Antenne drauf ist mit einem guten > HF-Steckverbinder (bei Frequenzen über 2 GHz hat sich für mich > End-Launch-SMA etabliert, Das ist sicherlich keine schlechte Idee. Nur prüfe ich dann halt die Antenne unter Idealbedingungen welche so dann halt im End-Design nicht vorhanden sind. wosnet schrieb: > Wenn es schon so eine Messung im fertigen Aufbau sein muss, dann kann > ich U.FL-Buchsen empfehlen. Die sind klein und lassen sich ohne viel > Abstand direkt an den interessanten Punkt auf dem PCB anlöten (z.B. > direkt an das Ende einer Transmission Line). Das ist eine gute Idee. Werde ich somit beim nächsten Re-Design einplanen.
Bei den Stubs meinte ich auch eher parasitäre Leitungen, z.B. wenn beim anlöten der SMA-Buchse ein kleiner Leitungsteil 'ins Leere' auf dem PCB stehen bleibt, weil die Buchse z.B. aus mechanischen Gründen nicht genau auf dem Leitungsende aufgesetzt ist. Die U.FL-Buchse kannst Du auch direkt auf Deinen Aufbau auflöten, ich vermute sie hat deutlich weniger parasitäre Effekte, als die große SMA-Buchse, die eigentlich für Through-Hole-Montage ausgelegt ist (und nur so wahrscheinlich HF-mäßig gut funktioniert).
wosnet schrieb: > Die U.FL-Buchse kannst Du auch direkt auf Deinen Aufbau auflöten, ich > vermute sie hat deutlich weniger parasitäre Effekte, als die große > SMA-Buchse, die eigentlich für Through-Hole-Montage ausgelegt ist (und > nur so wahrscheinlich HF-mäßig gut funktioniert). Das stimmt. Aber denkst du, dass die SMA Buchse tatsächlich einen Unterschied der Resonanz im Bereich von 200MHz verursacht? Dass evtl. die Dämpfung höher ist, ok. Aber eine Verstimmung der Resonanzfrequenz in dieser Grössenordnung?
Ich würde es für nicht unmöglich halten, da die Impedanz der nicht-idealen Buchse mit Lötverbindung und VNA vermutlich nicht rein reell 50 Ohm ist und die Antenne dann auch nicht mit der Last abgeschlossen ist, für die sie entworfen wurde. Wahrscheinlich ist der Effekt eine Kombination aus der eigentlichen Antennenabstimmung und dem Messaufbau. Ist aber leider schwer sicher zu sagen ohne Teststruktur für die Antenne. (So eine Teststruktur kann man ja auch einigermaßen realistisch auslegen indem man der Test-Antenne z.B. eine ähnlich große Massestruktur wie im finalen Aufbau und die gleiche PCB-Geometrie gibt, so dass man sie dann auch im Gehäuse testen kann).
Was ich noch erwähnen möchte ist, dass es auf dem PCB auch ein BALUN hat. Die Werte dieses Baluns stammen vom TI-Datenblatt des CC2530. Damit wird am Unbalancierten Ausgang eine Impedanz von 50 Ohm erreicht. Liesse sich dieser Balun nun dahingehen anpassen, dass die Antenne angepasst ist? Dabei ergibt sich jedoch eine weitere frage: Wenn ich die Antenne nun mittels Anpassnetzwerk anpasse, dann wird ja nicht automatisch mehr Energie abgestrahlt. Es geht einfach mehr Energie in das Anpassnetzwerk. ist es daher ratsamer, die Kupferstruktur zuerst möglichst nahe an die Zielfrequenz zu bringen und erst dann eventuelle Fehlimpedanzen zu korrigieren?
wosnet schrieb: > (So eine Teststruktur kann man ja auch einigermaßen realistisch auslegen > indem man der Test-Antenne z.B. eine ähnlich große Massestruktur wie im > finalen Aufbau und die gleiche PCB-Geometrie gibt, so dass man sie dann > auch im Gehäuse testen kann). Dann kann ich ja genausogut das jetzige PCB mit einer U.FL Buchse ausstatten wie du bereits vorgeschlagen hast :)
Durch entfernen von ca. 1.2mm Leiterbahn am Ende der Antenne habe ich nun ein besseres Messergebnis erhalten. Wichtig: Skalierung wurde angepasst! Rot: VSWR Blau: Magnitude S11
Ich vermute stark, dass die Antenne für 50-Ohm-Last entworfen ist. Wenn die Impedanz am Eingang des Baluns stimmt (also wenn z.B. der Treiber die passende symmetrische Ausgangsimpedanz hat, z.B. 100 Ohm, je nach Ratio des Baluns), dann sollten da am Ausgang auch hinreichend gut unsymmetrisch 50 Ohm zu sehen sein. In so einem Fall bräuchte man eigentlich kein Anpassnetzwerk für die Antenne. Im besten Falle legt man alle Kupferstrukturen (überwiegend ja Leitungen und die Antenne) so aus, das die charakteristische Impedanz 50 Ohm beträgt. Eventuell braucht der Treiber aber an seinem Ausgang ein Anpassnetzwerk um 50 Ohm bei der Arbeitsfrequenz zu erreichen, das sollte aber im Datenblatt beschrieben sein.
wosnet schrieb: > Eventuell braucht der Treiber aber an seinem Ausgang ein Anpassnetzwerk > um 50 Ohm bei der Arbeitsfrequenz zu erreichen, das sollte aber im > Datenblatt beschrieben sein. Ja, der Treiber braucht diesen BALUN. Und zwar mit genau diesen Werten. Damit stehen am Ausgang dann 50-Ohm Impedanz an.
Holger K. schrieb: > Ich verstehe deine Überlegungen. Nur wird das Teil später "im Feld" ja > auch nie in der perfekten Position zu liegen kommen. Daher hoffe ich, > dass ich die externen Einflüsse irgendwie möglichst minimieren kann. Disclaimer: Ich optimiere solche Antennen beruflich, mit Hilfe von Simulationssoftware. Um die Antennen gegen solche Einflüsse robust zu machen sollte sie möglichst breitbandig sein. Das ist in Grenzen möglich, wenn man den Abstand zwischen Strahler und Masse vergrößert. Je enger der Strahler an Mssse ist, um so extremer die Fußpunktimpedanz und um so extremer (-> schmalbandiger) die Transformation nach 50 Ohm. Bei deinem runden Layout hat man dort viel Platz (bisher ungenutzt) und könnte eine bessere Antennenperformance erreichen, also besseren Antennenwirkungsgrad und breitbandiger und dadurch robuster. Thema "Ist doch aus der Appnote übernommen": Das Übernehmen von Antennendesigns aus Appnotes geht meistens schief, weil man eine andere Massesituation hat und diese wesentlich (!) die Resonanz verschiebt. Ich hatte das mal hier dargestellt: http://antennensimulation.de/optimierung-pcb-antennen In der Messung ist die SMA-Buchse + Stecker als großes Masseteil dicht am "heissen" Ende des Strahlers, verschiebt dir auf jeden Fall die Resonanz deutlich (!) nach unten. >> Kürzen der Antenne per Cutter Messer ist bei den Inverted F eine >> brauchbare Vorgehensweise. Jein. Es ist ja nicht nur die Resonanz verschoben, sondern auch die Anpassung passt nicht (Korrektur durch Verschieben des Anzapfpunktes am Massearm). Mir ist aber die Ankopplung von SMA zum PCB nicht klar, vielleicht ist das einfach ungünstig improvisiert. U.FL ist auch meine Empfehlung. Wenn du Unterstützung per Simulation haben möchtest kannst du dich gerne melden. Viel Erfolg! Volker
Hallo Volker Vielen Dank für deine Nachricht. Volker M. schrieb: > Je enger der Strahler an > Mssse ist, um so extremer die Fußpunktimpedanz und um so extremer (-> > schmalbandiger) die Transformation nach 50 Ohm. Das ist ein sehr guter Hinweis. Danke! Volker M. schrieb: > Das Übernehmen von Antennendesigns aus Appnotes geht meistens schief, > weil man eine andere Massesituation hat und diese wesentlich (!) die > Resonanz verschiebt. Ich hatte das mal hier dargestellt: Das macht schon Sinn. Da hast du recht. Aber da ich vorhin noch kein Messwerkzeug hatte, musste ich halt einen Anhaltspunkt haben. Volker M. schrieb: > In der Messung ist die SMA-Buchse + Stecker als großes Masseteil dicht > am "heissen" Ende des Strahlers, verschiebt dir auf jeden Fall die > Resonanz deutlich (!) nach unten. Danke für den Hinweis. Ich habe inzwischen das mir hier vorliegende RG174 zur Hand genommen. Dann habe ich an beiden Enden eine SMA-Buchse angelötet, damit ich eine Kalibration mit Kabel durchführen konnte. Nach der Kalibration habe ich die SMA vom Kalibrirten Ende abgelötet und nun direkt in die bestückte Leiterplatte eingelötet. Natürlich zuvor den Koppelkondensator entfernt. Nun eine Messung im Gehäuse durchgeführt. Diese ist angehängt. Die Position des Gehäuses hat nun wesentlich weniger Einfluss auf die Resonanzfrequenz. Volker M. schrieb: > Jein. Es ist ja nicht nur die Resonanz verschoben, sondern auch die > Anpassung passt nicht (Korrektur durch Verschieben des Anzapfpunktes am > Massearm). Mir ist aber die Ankopplung von SMA zum PCB nicht klar, > vielleicht ist das einfach ungünstig improvisiert. Ich habe den mittelern HF-Pin der SMA direkt auf das SMD-Pad des Koppelkondensators gelötet. Volker M. schrieb: > Wenn du Unterstützung per Simulation haben möchtest kannst du dich gerne > melden. Ja, sehr gerne. Ich habe hier Sonnet zur verfügung. Was nutzt du?
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Hallo Holger, > Ja, sehr gerne. Ich habe hier Sonnet zur verfügung. Was nutzt du? Sonnet ist prima, da habe ich sehr lange den Support für Deutschland gemacht. Aber für solche Aufgaben ist es doch sehr eingeschränkt. Ich nutze für diese Antennendesigns Empire XPU. https://empire.de/ Ich schreibe dir eine PN. Viele Grüße Volker
An die anderen: Ich freue mich nach wie vor über Vorschläge / Inputs etc... :)
Holger K. schrieb: > Ich habe inzwischen das mir hier vorliegende RG174 zur Hand genommen. > Dann habe ich an beiden Enden eine SMA-Buchse angelötet, damit ich eine > Kalibration mit Kabel durchführen konnte. Nach der Kalibration habe ich > die SMA vom Kalibrirten Ende abgelötet und nun direkt in die bestückte > Leiterplatte eingelötet. Das klingt viel besser als die Lösung mit dem SMA. Den langen Signalpin durch Luft zu führen ist bei 2,4GHz schon kritisch, in dem Bereich hat man keine 50 Ohm wenn es so freischwebend über dem PCB sitzt. Die Messung mit dem Kabel klingt von der Vorgehensweise sinnvoll und die Ergebnisse sehen plausibel aus. Im Optimalfall führt man das Kabel dann noch flach über das PCB weg von der Antenne, das reduziert auch dessen potentielle Wirkung als (mit)strahlende Masse.
Bezüglich dem Coaxialkabel: da habe ich fälschlicherweise gesagt es handle sich um RG174. Ich habe jedoch beim obigen Messaufbau nicht RG174 verwendet, sondern ein sehr dünnes, flexibles welches noch herumlag. Natürlich kalibriert, wie beschrieben. Die jetzige Messung zeigt kaum Empfindlichkeiten der Resonanzfrequenz. Lediglich die Dämpfung lässt sich beeinflussen. Wie ist denn dies nun genau: Wenn ich die Antenne mit einem Anpassnetzwerk anpasse, dann strahlt diese ja nicht automatisch mehr ab oder?
Volker M. schrieb: > Im Optimalfall führt man das Kabel dann > noch flach über das PCB weg von der Antenne, das reduziert auch dessen > potentielle Wirkung als (mit)strahlende Masse. Danke für den Hinweis. Ich habe hier noch eine solche Box rumliegen: https://www.rfshieldingbox.com/product/ms353328-manual-rf-shield-enclosure/ Lässt sich mit so einer evtl. die Abstrahlung messen? Habe darin eine selbst gebaute Logarithmische Antenne drinn...
Im Grunde ist dein Vorgehen schon richtig. Ich mache das in der Regel wie folgt. 1. VNA Einstellen und SMA Kabel dran schrauben. 2. An dem Ende des VNA Kabel die Kalibration durchführen. 3. Jetzt ein kleines Stück Semi Rigid Kabel an das SMA Kabel schrauben. 4. Per Port Extension (Funktion vom VNA) das Stück Semi Rigid Kabel als "open" deembedden. 5. Das offene Ende vom Semi Rigid Kabel kurschließen und nun noch die Port Extension auf "Short" anwenden. 6. Den Kurzschluss wieder auslöten und das Semi Rigid auf die Platine löten. Dabei löte ich gerne den Mantel auf das Massepad vom RF IC. Der Mittelleiter kommt dann an den Fußpunkt der Antenne. Klar, dass der Rest der Schaltung abgetrennt sein muss. Man will ja die Antenne messen und nicht noch den ganzen anderne Rest dazu. In der Schaltung also das letzte Bauteil vom Balun auslöten und dann mit dem Mittelleiter an das antennennahe Pad. Den steilen Winkel würde ich auch vermeiden. Flach dran gehen, damit der Impedanzsprung nicht so groß wird und den Mitteleiter nur ein kleines Stück aus dem Mantel vom Semi Rigid gucken lassen.
Chris K. schrieb: > In der Schaltung also das letzte Bauteil vom Balun auslöten und dann mit > dem Mittelleiter an das antennennahe Pad. Den steilen Winkel würde ich > auch vermeiden. Flach dran gehen, damit der Impedanzsprung nicht so groß > wird und den Mitteleiter nur ein kleines Stück aus dem Mantel vom Semi > Rigid gucken lassen. Danke für deine Antwort Habe fast alles so umgesetzt wie du beschrieben hast. Lediglich der steile Winkle muss ich noch anpassen und das deembedden hab ich nicht durchgeführt, da mir noch nicht 100% klar ist, wie dies zu bewerkstelligen ist.
123 schrieb: > und du brauchst halt HF-Kondensatoren- und > HF-Spulen-Sortimente für das Anpassnetzwerk sonst macht es das Matching > auch keinen Spaß. Bei 2,5 GHz? An was hattest du denn da gedacht?
Hier einige Zwischenergebnisse der Antennensimulation (PN): Ich habe das PCB importiert und das Relais in Teilen nachgebildet, weil es direkt über der Antennen liegt. Tatsächlich hat das Relais auch einen Einfluß, die "Basisplatte" des Relais habe ich nach STEP-Daten nachgebaut und mit eps_r=3 angesetzt. Ohne Relais ist die Anpassung besser und die Resonanz liegt höher. Und mit geschlossenem Relais gibt es auch eine zusätzliche Resonanz bei den (etwas willkürlichen) Längen in meinem Modell. Da koppelt also die Antenne doch deutlich mit den nahegelegenen Relaiskontakten.
Update: Detaillierte Simulation mit beiden PCB-Layern und Berücksichtigung der Zuleitung auf dem PCB bringt uns schon recht nahe an die Messung (Post von 11:09). Das Gehäuse ist hier noch nicht enthalten. Relaiskontakte offen.
Kann die tolle Software auch ein Antennenrichtdiagramm für die Schaltung in einer UP Dose erstellen?
Quad-Antennenbieger schrieb: > Kann die tolle Software auch ein Antennenrichtdiagramm für die > Schaltung > in einer UP Dose erstellen? Daran hatte ich mich tatsächlich mal versucht. 868MHz-Antenne hinten in der Dose und vorne ein Taster, da sieht man den unguten Einfluß des metallischen Tragrahmens. Da strahlt mehr nach hinten als nach vorne aus der Dose. Beton hatte ich mit er=5, tand=0.1 angesetzt. Wenn jemand bessere Daten hat so kann ich das gerne anpassen. Viele Grüße Volker
868 MHZ Antenne in der Dose war modelliert wie im Anhang, abgestimmt auf Freiraum.
Volker M. schrieb: > Da strahlt mehr nach hinten als nach vorne aus > der Dose. Mit diesem Wissen könntest du ja einen Reflektor hinten anbringen und durch den Schalter abstrahlen. Dabei evtl. etwas mit der Polarisationsebene spielen, oder gleich eine zirkular polarisierende Antenne verwenden.
Hp M. schrieb: > Mit diesem Wissen könntest du ja einen Reflektor hinten anbringen und > durch den Schalter abstrahlen. Dabei evtl. etwas mit der > Polarisationsebene spielen, oder gleich eine zirkular polarisierende > Antenne verwenden. Das klingt nach Funkamateurs-Idee (bin selbst einer), geht aber an der Realität solcher Smarthome-Komponenten ziemlich vorbei. Platz für Reflektoren (mit definiertem Abstand) ist nicht und auch die Antennen müssen irgendwo dorthin gequetscht werden, wo mit Glück noch etwas Platz ist. Das Thema Antennen hat da leider eine schlechte Lobby bei denen, die solche Geräte konstruieren. Die fragen idR erst dann einen HF-Experten, wenn das Kind tot im Brunnen liegt. PS: Holger als Threadersteller ist damit ausdrücklich nicht gemeint. Er hat selbst nachgemessen und mit Hilfe der Simulationen habe wir auch eine Änderung für seine PCB-Antenne gefunden, die er praktisch umsetzen konnte und die gut funktioniert. SWR nun nahezu perfekt und Antenne auf Sollfrequenz.
Mal noch ne alternative Idee zu dem Semi-Rigid-Kabel: Den Speisepunkt der Antenne per Koppelkondensator konfigurierbar machen. Also ein U.FL, MMCX oder ähnlichen Ministecker im Layout vorsehen. Dann einen 3-Wege-Footprint für einen Koppelkondensator (0402 oder kleiner) vorsehen: U.FL-Buchse | RF-IC --- ---- PCB-Antenne Jetzt kannst Du darüber, wierum Du den Kondensator einlötest, entscheiden was für eine Verbindung hergestellt wird. - RF-IC <-> PCB-Antenne für normalen Einsatz der PCB-Antenne - RF-IC <-> U.FL für normalen Einsatz einer externen Antenne - U.FL-Buchse <-> PCB-Antenne für das Vermessen der PCB-Antenne mit dem VNA. Der über die fehlende Kondensatoranbindung jeweils stillgelegte Teil des Antennenpfades pfuscht Dir jetzt nicht mehr wesentlich in die Anpassung rein. Dieser Footprint kann daher dann auch so in dem finalen Design so stehenbleiben.
Vielen Dank für eure Antworten und vorallem vielen Dank an Volker, für seine Unterstützung. Ich werde demnächst hier weitere Ergebnisse der Antenne posten. Vorerst aber noch eine wichtige Frage: Wenn ich nun Messungen mittels Koaxiakleitung durchführe, so sollte ich diese ja auch kalibrieren. Dazu habe ich bisher am Ende eine SMA-Buchse angelötet und dann kalibriert. Scheint ja nicht unbedingt die optimal-Lösung zu sein. Doch wie kalibriere ich ein Koaxialkabel am besten heraus? Jemand schrieb etwas von de-embedden. Wie gehts das? Geht es dabei einfach darum die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle innerhalb der Kabels zu kennen und dann daraus das Delay in ps zu berechnen? Danke
Deembedden ist einer Funktion vom vna. Genau wie portextension. Keine Ahnung, ob dein einfacher vna das beherrscht.
Chris K. schrieb: > Deembedden ist einer Funktion vom vna. Genau wie portextension. > Keine > Ahnung, ob dein einfacher vna das beherrscht. Der einfache unterstützt Portextension.
Holger K. schrieb: > Wenn ich nun Messungen mittels Koaxialleitung durchführe, so sollte ich > diese ja auch kalibrieren. Es kommt auf die Zielsetzung an. Wenn du das Kabel nicht herauskalibrierst, dann hast du die Kabeldämpfung als vermeintliche Verbesserung des S11 ( n dB Kabeldämpfung verbessert das S11 um 2*n dB) und das Kabel dreht die Phase. Die Phasendrehung ist für die Plots von dB(S11) oder VSWR natürlich egal. Und die Kabeldämpfung kann man mit Leerlauf oder Kurzschluß am Ende testen - bei meinen U.FL Pigtails (superdünn und damit ungünstig) ist das ca. 0.7dB Kabeldämpfung = 1.4dB Fehler in S11 bei 2.45GHz. Wenn man genauer messen möchte, dann müsste man zwecks Kalibrierung den Open, Short und 50Ohm am Kabelende schon recht genau realisieren können. Gerade beim 50 Ohm muß man schon sehr aufpassen, da keine ungewollten Länge (sprich Serien-L) einzubauen. Eventuell ist es sogar besser, die Coax-Kalibrierung auf SMA-Ebene zu nutzen und mit einer verlustarmen Leitung (nicht so extrem dünn wie meine oben genannten) nur die Phase zurückzudrehen (Port Extension). >Geht es dabei einfach darum die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle >innerhalb der Kabels zu kennen und dann daraus das Delay in ps zu >berechnen? Genau, das wäre dann Port Extension zum Zurückdrehen der Phase. Man kann sich an den richtigen Wert herantasten, wenn man die Leitung mit Open oder Short testet. ~~ Die im Layout per 0 Ohm-Bestückung umschaltbare Brücke von Antenne zum Transceiver bzw. zur U.FL-Buchse ist eine sinnvolle Idee, wenn der Platz vorhanden ist. Das wird oft so gemacht.
Volker M. schrieb: > Genau, das wäre dann Port Extension zum Zurückdrehen der Phase. Man kann > sich an den richtigen Wert herantasten, wenn man die Leitung mit Open > oder Short testet. Gute Idee! Das könnte ich versuchen. Danke. ------------ Aktuell versuche ich, die Simulations und Messergebnisse in CST Studio nachzubilden. Leider scheitere ich momentan ziemlich stark. Ich habe inzwischen das Layout importiert und eine Simulation aufgesetzt. Dazu habe ich alle nicht angeschlossenen Metallelemente (Leiterbahnen) entfernt, um die Simulation zu beschleunigen. Anebi findet ihr einen Haufen von Bildern zur Simulation. Was habe ich gemacht: 1) Alle Leitebahnen und Vias sind als PEC defininiert (Perfect Conductor) 2) Vias sind mit den Leiterbahnen verschmolzen (boolean add) 3) Port wurde definiert (manuell) 4) Solver wurde konfiguriert für einen Frequenzbereich von 1.8-3GHz 5) Simulation wurde ausgeführt. Dauert ca 3-4 Minuten Leider haben die Ergebnisse nicht annähernd etwas mit der Realität zu tun. Kennt sich eventuell jemand mit diesem Tool aus und kann mir hierbei etwas Hilfe leisten? Vielen Dank!
Hier noch ein Bild der Stromverteilung. Der rote Rahmen ist der Port. Sieht für mich so aus, als wäre der Port falsch definiert. Was meint ihr?
Holger K. schrieb: > Sieht für mich so aus, als wäre der Port falsch definiert. > Was meint ihr? Ja, der Porttyp ist hierfür ist falsch und der Portbereich auch viel zu groß definiert. Schau mal nach so etwas wie "discrete port" oder "lumped port", der zwischen zwei Leitern angebracht wird.
Vielen Dank für deine Antwort. Ich habe inzwischen einen entsprechend Port hinzugefügt. Leider erhalte ich die Meldung, dass mein Netz eine andere Grösse als der Port selbst hat. Kennt jemand eine solche Meldung? Danke
Grundsätzlich ist so ein Port richtig. Ich kenne mich mit CST nur wenig aus, würde aber bei dieser Meldung vermuten daß die Endpunkte des Ports falsch liegen (Port teilweise im Metall?) Mit Empire würde man den Port von Unterkante Toplayer zu Oberkante Bottom Layer definieren.
Volker M. schrieb: > Ich kenne mich mit CST nur wenig aus, würde aber bei dieser Meldung > vermuten daß die Endpunkte des Ports falsch liegen (Port teilweise im > Metall?) Du hast absolut recht gehabt! Hab den Port nun korrekt definiert. Die Simulation hat nun funktioniert. Das ganze sieht nun aus wie im Anhang. Unglücklicherweise sieht das S11 noch nicht ganz aus wie die Simulation von Volker. Eventuell liegt es noch am fehlenden Schliesser des Relais.
Haha Nun habe ich ein weiteres häckchen gesetzt beim Solver. Nun ist die Resonanz bei 2.6GHz. Scheint ne Art Glücksspiel zu sein ^^
Das ist etwas unübersichtlich. Ich würde die Mesh-Adaption auf 2.4GHz stellen. Keine Ahnung, was du momentan ausgewählt hast, da ist die Hälfte der Einträge leer?
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