Hallo,
ich habe einen RFID Lese Chip und eine Antennenspule.
Der RFID Chip hat eine Ausgangsimpedance zwischen 4 und 12 Ohm (je nach
Einstellung und Toleranz). Die Antenne ist eine Luftspule mit 1,2uH und
0,6 Ohm.
Im Datenblatt des Chips ist ein Anpassnetzwerk auf 50 Ohm beschrieben.
Ebenso eine Anleitung zur Anpassung der Spule auf 50 Ohm. Die
Antennenanpassung auf 50 Ohm habe ich mit Smith-Chart und
Netzwerkanalysator gemacht und komme hier auf ein SWR von 1.08. Das
sollte also ziemlich gut passen.
Nun hätte ich mehrere Fragen:
- In der Antennenanpassung ist ein Widerstand drin. Hier wird ja
Leistung verheitzt. Ich habe es aber im Smith-Chart nicht geschaft die
Anpassung ohne Widerstände hinzubekommen. Gibt es Möglichkeiten dies
ohne Widerstand und dessen Verluste zu bauen?
- Die Ausgangsleistung des Chips könnte ich ja mit einem Spektrum
analyzer messen. Der Chip ist mit 200mW Ausgangsleistung angegeben. Wie
würdet ihr die Toleranz bei Aufbau der Anpassung mit Standard SMD
Bauteilen ohne Abgleich sehen? Sind das nur ein paar mW hin oder her
oder kann da auch mal bei schlechter Toleranz nur 50mW rauskommen?
- Kann man rückwärts in den Ausgang des Chips die Eingangsimpedanz
messen? Mit dem Netzwerkanalysator? Sicher nicht mit voller
Ausgangsleistung.
Ich habe einiges an Messmittel zur Verfügung. Allerdings wenig Erfahrung
in diesem Bereich.
Danke,
Daniel
Daniel schrieb:> Nun hätte ich mehrere Fragen:> - In der Antennenanpassung ist ein Widerstand drin. Hier wird ja> Leistung verheitzt.
Nö, der hat doch Null Ohm, ist quasi nur eine Brücke.
> Ich habe es aber im Smith-Chart nicht geschaft die> Anpassung ohne Widerstände hinzubekommen. Gibt es Möglichkeiten dies> ohne Widerstand und dessen Verluste zu bauen?
Ist der in Deinem Smith-Chart real oder virtuell als Rechengröße?
Natürlich hat auch jede Spule einen Widerstand, jede Leitung auch, die
sind sogar real, aber in dem Frequenzbereich wohl unwichtig (ok, es gibt
ja mehrere RFID-Frequenzen, ich denke dabei immer in Langwelle).
> - Die Ausgangsleistung des Chips könnte ich ja mit einem Spektrum> analyzer messen. Der Chip ist mit 200mW Ausgangsleistung angegeben. Wie> würdet ihr die Toleranz bei Aufbau der Anpassung mit Standard SMD> Bauteilen ohne Abgleich sehen? Sind das nur ein paar mW hin oder her> oder kann da auch mal bei schlechter Toleranz nur 50mW rauskommen?
Je nach Aufbau auf jeden Fall. Nicht nur die elektrischen Daten der
Teile, sondern eben auch der Aufbau entscheiden.
> - Kann man rückwärts in den Ausgang des Chips die Eingangsimpedanz> messen? Mit dem Netzwerkanalysator? Sicher nicht mit voller> Ausgangsleistung.
Keine Ahnung...
> Ich habe einiges an Messmittel zur Verfügung. Allerdings wenig Erfahrung> in diesem Bereich.
Was bedeutet "Einiges"
Old-Papa
Daniel schrieb:> - In der Antennenanpassung ist ein Widerstand drin. Hier wird ja> Leistung verheitzt. Ich habe es aber im Smith-Chart nicht geschaft die> Anpassung ohne Widerstände hinzubekommen. Gibt es Möglichkeiten dies> ohne Widerstand und dessen Verluste zu bauen?
Man kann man mit einem einfachen LC-Netzwerk jede Impedanz an jede
andere anpassen -- bei einer Frequenz. Siehe Fachliteratur oder z.B.
diesen Online-Rechner:
https://www.leleivre.com/rf_lcmatch.html
Ein Widerstand kann die Anpassung aber breitbandiger und damit
unkritischer machen.
> - Die Ausgangsleistung des Chips könnte ich ja mit einem Spektrum> analyzer messen. Der Chip ist mit 200mW Ausgangsleistung angegeben. Wie> würdet ihr die Toleranz bei Aufbau der Anpassung mit Standard SMD> Bauteilen ohne Abgleich sehen? Sind das nur ein paar mW hin oder her> oder kann da auch mal bei schlechter Toleranz nur 50mW rauskommen?
So etwas würde ich ohne Abgleichmöglichkeit auslegen. Wenn die Anpassung
nicht extrem schmalbandig ist, sollte das kein Problem sein.
> - Kann man rückwärts in den Ausgang des Chips die Eingangsimpedanz> messen? Mit dem Netzwerkanalysator? Sicher nicht mit voller> Ausgangsleistung.
Da hinter dem Ausgang meist keine Stufe im linearen Betrieb ist, kann
man es in der Regel vergessen, in Ausgänge "hineinzumessen", auch wenn
gerade nichts gesendet wird. Außerdem geht 200 mW schon auf die Grenze
dessen zu, was mancher Netzwerkanalysator am Port verträgt. Das kann
also schnell schief gehen.
Hi,
ja einiges heißt neben den Standardsachen wie Oszi, Multimeter usw einen
Agilent Vector Netzwerkanalysator, einen R&S Spektrum analyzer, LCR
Meter und das halbwegs passende Kalibrier und Anschlusszeugs.
Ok. Der Widerstand macht es also breitbandiger. Das hört sich vernünftig
an. Damit kann man dann wohl auch Toleranzen in der Anpassung besser
auffangen.
Das Tool zur Anpassung werde ich mir anschauen. Wenn ich nur ein L und C
nehme wird das wohl dann sehr schmalbandig. Aber auch wenig Verluste
Wäre es möglich anstelle der Ausgangsstufe des ICs einen 4 Ohm
widerstand (Ausgangsimpedanz des Treibers laut Datenblatt) einzulöten
und dann von hinten die Eingangsimpedanz zu messen? Macht das Sinn um
die Qualität des Anpassnetzwerks zu beurteilen?
Daniel schrieb:> ja einiges heißt neben den Standardsachen wie Oszi, Multimeter usw einen> Agilent Vector Netzwerkanalysator, einen R&S Spektrum analyzer
Warum muss der VNA von Agilent sein, oder der SA von R&S? Immer diese
Werbung im Forum! Werdet Ihr dafür bezahlt um diese Firmennamen gezielt
einzubringen? Beim Oszi oder Multimeter nennst Du doch auch keine
Firmen, warum beim VNA oder SA?
Ich wollte damit ausdrücken, dass es kein selbstgebauter
Netzwerkanalysator mit zweifelhafter Funktionalität ist. Aber du hast
Recht politisch korrekt ist es nicht. Geld bekomme ich leider nicht von
genannten Firmen.
Thomas W. schrieb:> Warum muss der VNA von Agilent sein, oder der SA von R&S? Immer diese> Werbung im Forum! Werdet Ihr dafür bezahlt um diese Firmennamen gezielt> einzubringen? Beim Oszi oder Multimeter nennst Du doch auch keine> Firmen, warum beim VNA oder SA?
Hopla!
Selbstverständlich nenne auch ich beim verwendeten Werkzeug Typ und
Hersteller. Bei einem 13er Maulschlüssel nicht, doch wenn ich Ergebnisse
eines VNA oder Oszis oder oder oder postuliere, dann gehört das dazu.
Selbst in Servicemanuals steht fast immer das Werkzeug bzw. Messgerät,
mit dem die Werte abgenommen wurden. Nein, nicht nur das Messzeugs der
eigenen Bude. Bei Fluke steht dann auch schonmal HP-xyz drin.
Old-Papa
Daniel schrieb:> Wäre es möglich anstelle der Ausgangsstufe des ICs einen 4 Ohm> widerstand (Ausgangsimpedanz des Treibers laut Datenblatt) einzulöten> und dann von hinten die Eingangsimpedanz zu messen? Macht das Sinn um> die Qualität des Anpassnetzwerks zu beurteilen?
Ich verstehe Dein Vorhaben nicht so ganz. Was wo einlöten, und womit von
wo messen?
Das optimale Anpassnetzwerk muss nicht notwendig am Eingang die komplex
konjugierte Impedanz des Chip-Ausgangs haben. Je nachdem welchen
Parameter man optimieren will (z.B. die an die Last abgegebene
Leistung), kann man zu anderen Ergebnissen kommen. Das liegt am
nichtlinearen Verhalten der Ausgangsstufe, d.h. sie verhält sich nicht
wie eine ideale Wechselspannungsquelle in Reihe mit einer komplexen
Impedanz. Das Stichwort heißt hier Load-Pull-Messung.
Die Frage ist, ob das in diesem Fall notwendig ist. Reicht es nicht, die
Antenne an 50 Ohm anzupassen, und das Anpassnetzwerk aus dem Datenblatt
zu verwenden?
Daniel schrieb:> Kann man rückwärts in den Ausgang des Chips die Eingangsimpedanz> messen?
Ich bin nicht sicher, ob ich deine Frage verstanden habe, aber
vielleicht hilft das:
Ein Sender ist an der angegebenen Nennimpedanz zu betreiben. Das ist
meist nicht seine tatsächliche Ausgangsimpedanz, bei der die maximale
Leistung rauskäme. Denn diese maximale Ausgangsleistung würde die
Endstufe zerstören oder eine Schutzschaltung aktivieren. Die
tatsächliche Ausgangsimpedanz ist keine Information, die dir nützt. Wozu
sie also messen?
Daniel schrieb:> Wäre es möglich anstelle der Ausgangsstufe des ICs einen 4 Ohm> widerstand (Ausgangsimpedanz des Treibers laut Datenblatt) einzulöten> und dann von hinten die Eingangsimpedanz zu messen? Macht das Sinn um> die Qualität des Anpassnetzwerks zu beurteilen?
Das ist möglich. Wenn die Nennimpedanz des Senders 4 Ohm reell ist,
kannst du auf der Senderseite des Netzwerks einen 4 Ohm Widerstand
(sollte praktisch induktionsfrei sein) anschliessen. Dann musst du auf
der Antennenseite eines richtig dimensionierten Anpassnetzwerks die
Impedanz messen, die der Impedanz der Antenne entspricht. Umgekehrt geht
es genau so. Wenn du die Antenne anschliesst, musst du am Eingang des
Netzwerks 4 Ohm reell messen.
Daniel schrieb:> Ich wollte damit ausdrücken, dass es kein selbstgebauter> Netzwerkanalysator mit zweifelhafter Funktionalität ist.
Das ist auch ok, denn es hift, deine Messmöglichkeiten einzuschätzen.
Man auch ohne Neid die Qualität anerkennen.
Hi,
danke für die Ausführungen. Mein Problem ist, dass ich noch 20% mehr
Reichweite benötige und ich versuche den Aufbau zu optimieren und Fehler
in der Anpassung auszuschließen.
Ich werde heute die Leistung am dem 50Ohm Punkt ohne Antenne messen und
schauen wie hoch diese ist. Liege ich bei annähernd 200mW ist es wohl
ausreichend gut angepasst.
Bisher habe ich mit dem Oszi an der Antennspule die Spannung gemessen um
verschiedene Änderungen miteinander zu vergleichen. Ist es möglich bei
einer bekannten Antennenspule (vermessen mit dem LCR Meter), der
Spannung und dem Strom die abgestrahlte Leistung zu berechnen? Ein Teil
der Leistung wird wohl in den Kupferwiderstand gehen. Das könnte man ja
berechnen aus den komplexen Größen. Aber der abgestrahlte Teil ist doch
auch Wirkleistung oder nicht?
John qrp schrieb:> Wirkleistung geht ins Fernfeld und in die Verlustwiderstände. Ins> Nahfeld geht Blindleistung.
Wenn ich die Wirkleistung (phasenrichtige Messung Strom und Spannung an
der Sendespule) und den Wicklungswiderstand kenne, kann ich dann die
abgestrahlte Leistung ausrechnen?
John qrp schrieb:> Wirkleistung geht ins Fernfeld und in die Verlustwiderstände. Ins> Nahfeld geht Blindleistung.
Ja, bei "richtigen" Antennen. Bei 13.56 MHz RFID hat man eine induktive
Kopplung zum Tag.
https://www.mikrocontroller.net/articles/RFM12#Antennen-Anpa.C3.9Fnetzwerk
da habe ich vor Jahren mal was zu einer 433MHz-Anpassung am RFM12
geschrieben.
Mit dem Anpasswiderstand war vermutlich nicht der Null-R sondern der 680
R rechts gemeint.
Ja die 4 Ohm um die Anpassung in den Ausgang hinein zu messen sollte
funktionieren.
Daniel schrieb:> Wenn ich die Wirkleistung (phasenrichtige Messung Strom und Spannung an> der Sendespule) und den Wicklungswiderstand kenne, kann ich dann die> abgestrahlte Leistung ausrechnen?
Nicht unbedingt, es ist nicht bekannt, welcher Anteil dort ankommt, wo
du es brauchst. Es kann noch andere Verluste geben, als den ohmschen
Widerstand der Spule.
Ich würde für Vergleichsmessung die Feldstärke mit dem Empfänger bzw mit
einer ähnliche Antenne wie sie der Empfänger nutzt, messen.
Volker M. schrieb:> Bei 13.56 MHz RFID hat man eine induktive> Kopplung zum Tag.
Stimmt, danke für den Hinweis.
Das heisst, es wird vom Empfänger Wirkleistung aus dem Nahfeld entnommen
und dadurch geht auch Wirkleistung über die induktive Kopplung aus dem
Sender via Koppelspule hinaus.
Die Frequenz ist 13,56MHz?
von Daniel schrieb:
>Die Antenne ist eine Luftspule mit 1,2uH und>0,6 Ohm.
Also ein Resonanzwiderstand von etwa 17kOhm.
>Der RFID Chip hat eine Ausgangsimpedance zwischen 4 und 12 Ohm
Du willst also 12 Ohm auf 17 kOhm anpassen?
Ich glaube aber nicht das die Ausgangsimpedanz nur
12 Ohm ist. In deiner Zeichnung ist R6 680 Ohm
der Spule parallelgeschaltet, dadurch wird die Antenne
sehr breitbandig und fast die gesammte Energie wird in
diesen Widerstand verheizt. Du mußt dann also eine Anpassung
auf diesen Widerstand machen.
>Gibt es Möglichkeiten dies>ohne Widerstand und dessen Verluste zu bauen?
Ja, durch eine Anzapfen der Spule oder mit einem kapazitiven
Spannungsteiler.
Christoph db1uq K. schrieb:> https://www.mikrocontroller.net/articles/RFM12#Antennen-Anpa.C3.9Fnetzwerk> da habe ich vor Jahren mal was zu einer 433MHz-Anpassung am RFM12> geschrieben.>> Mit dem Anpasswiderstand war vermutlich nicht der Null-R sondern der 680> R rechts gemeint.>> Ja die 4 Ohm um die Anpassung in den Ausgang hinein zu messen sollte> funktionieren.
Das heißt wenn ich mit geringerer Bandbreite leben kann dann könnte ich
mit einer LC Anpassung ohne R (oder nur sehr hochohmig) mehr
Sendleistung (bzw. Ausgangspegel) erreichen?
von Daniel schrieb:
>Das heißt wenn ich mit geringerer Bandbreite leben kann dann könnte ich>mit einer LC Anpassung ohne R (oder nur sehr hochohmig) mehr>Sendleistung (bzw. Ausgangspegel) erreichen?
Ja.
Antennenanpassung.jpg
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