868 MHz Antennenanpassung zu schmalbandig

Moin,

Luky S. schrieb:

und den vom Hersteller vorgeschlagenen Anpassungskomponenten.

Wie sehen die denn aus? Sind das konzentrierte Bauteile oder irgendwelche Leiterbahngeometrien?

Gruss WK

Diskrete Bauteile - AVX 0402 HL Induktivitäten und AVX 0402 Accu-P HF Kondensatoren

Moin,

OK, so von der Praxis her hab' ich keine Ahnung, aber in der Theorie ist's so, dass die Anpassung breitbandiger werden kann, wenn man mit mehr Bauteilen arbeitet, d.h. die Anpassung nicht auf einen Rutsch macht, sondern z.b. in 2 Haeppchen. Warum die vom Hersteller empfohlene Anpassung bei dir nicht so tut, wie gedacht? Auch keine Ahnung.

Gruss WK

vom Hersteller vorgeschlagen

In dieser Appnote irgendwo? https://www.kyocera-avx.com/docs/techinfo/ApplicationNotes/Antenna-AppNotes/AVX-E_AppNote-P822601-P822602.pdf

Genau, S.6

Moin,

OK, ich schleich mich mal ganz leise mit meiner Theorie von dannen... :-)

Gruss WK

Luky S. schrieb:

Ich habe eine Antenne (Kyocera P822601) auf einer Platine mit möglichst kopiertem Originallayout und den vom Hersteller vorgeschlagenen Anpassungskomponenten.

Auch die 50x140mm große Ground Plane nehme ich an.

Die GND-Plane ist leider etwas kürzer (50mm Gesamtlänge, 55mm Breite) bzw. es befinden sich natürlich Komponenten (Funkmodul, Sensoren etc.) auf der Oberseite.

Wenn Du kannst (und noch eine weitere Antenne übrig hast), baue alles so auf wie im Datenblatt. Wenn es dann noch immer so schmalbandig ist... weisst Du jedenfalls, dass Du in deiner eigentlichen Anwendung nichts falsch gemacht hast.

Die Messung ist mit den "original" Komponenten

Auch diese IMD Antennen können die Physik nicht überlisten. Je niedriger die Frequenz desto größer die Strukturen.

Ab Seite 14 in der verlinkten AppNote oben wird ja sehr schön auf die Effekte der PCB Größe eingegangen und was das für Probleme, gerade in den unteren Bändern, mit sich bringt.

PCB Abmessungen, Antennenposition, Bestückung, Verbau, Gehäuse etc. haben mehr Einfluss auf Bandbreite und Performance als irgendwelche albernen Matching-Beschaltungen auf einem Eval-Board.

Luky S. schrieb:

Die GND-Plane ist leider etwas kürzer (50mm Gesamtlänge, 55mm Breite) bzw. es befinden sich natürlich Komponenten (Funkmodul, Sensoren etc.) auf der Oberseite.

Luky S. schrieb:

Die Messung ist mit den "original" Komponenten

Dann passen Deine Aussagen nicht zusammen.

Ich meine nicht nur die Komponenten, sondern auch die Platinengröße. Alles(!) wirkt sich bei HF und Antennen irgendwie aus. wenn das DaBla sagt, die Platine soll so und so groß sein, dann mache eine Messung mit einer solchen Platine. Und auch ohne sonstige Komponenten.

Ich habe keine Demoplatine von der Antenne, das Layout ist ja auch völlig illusorisch und weltfremd - niemand kann ein Produkt mit einer solchen GND Plane bauen. Ich habe aber zum ausprobieren das originale Matching Network bestückt, natürlich unter der Annahme, dass es nicht passen wird und angepasst gehört. Aber dass es so schmalbandig ist, erstaunt mich dann doch wirklich!

Man kann das auch am Smith-Diagramm erkennen. Je flacher die Anpassungskurve verläuft, desto mehr Bandbreite ergibt sich. Mit mehreren kleinen Schritten, wie hier schon erwähnt wurde, vermeidet man hohe Ausschläge nach außen (Gütekreise!). Das gilt gleichsam für konzentrierte und Leitungselemente, ist aber nur eine (jedoch ganz gute) Näherung, da das Diagramm nur für die Mittenfrequenz ausgelegt ist.

Ich habe mir mal das originale Demoboard besorgt und mit meinem LibreVNA vermessen, um sicherzustellen, dass das Messetup passt. Schaut mal gar nicht so schlecht aus wie ich finde. Etwas schmalbandiger. Dann hab ich mal das Anpassungsnetz entfernt und mit 0R Widerständen überbrückt (ich habe mehrere Typen ausprobiert und auch Lötzinnbrücken, das Ergebnis ist nahezu identisch, die Bauteile scheinen also keinen wesentlichen Einfluss zu haben) Der Punkt ist nun, dass der Messwert (32-j3R bei 868MHz) ohne Anpassung ganz woanders liegt wie ich es mir erwarten würde. Die theoretische Anpassung dafür bräuchte eine Serieninduktivität von 5n und 2.8pF Shuntkapazität - die originale Anpassung hat aber 24nH Shunt und dann 2.4pF Serienkapazität (die 1nH und 0.3pF für das High Band ignoriere ich mal) Ich müsste wen man das zurückrechnet also ganz woanders im Smithchart starten - das geben die Messungen aber nicht her. Was mache ich da ganz grundlegend falsch?

Beachtlich motivierte und strukturierte Herangehensweise, Kompliment!

Zwei Dinge sind als erstes relevant für die halbwegs genaue Impedanzmessung.

Das DUT sollte nicht einfach so auf dem Labortisch liegen. Es muss keine reflexionsarme Kammer sein, aber ein zwei Dezimeter Styropor sollte man spendieren und ein Meter Freiraum drumherum kann auch nicht schaden. Die Nahfeld-Effekte sind bei 868MHz nicht zu unterschätzen. Manchmal sieht man in den Datenblätter ein paar Fotos vom Messaufbau. Da ist nichts in der Nähe.

Bei deinen Messungen ist die Referenzebene entscheidend. In deinem Messaufbau musst du am Antennenfußpunkt kalibrieren, damit du das Matchingnetzwerk rechnerisch ermitteln kannst. Auch die ca. 50 Ohm MS Leitung auf dem Evalboard usw. sind relevant und Teil des Matchings.

Aber selbst dann wird es vermutlich bei diesen Frequenzen nicht hinkommen. Zum Nachsimulieren sind mindestens noch die S-Parameter Modelle der Induktivitäten nötig. Und selbst dann...

Das Dritte sind dann Asymmetrien durch die Ströme in der GND-Plane (Stichwort: Mantelwellen). Aber das wird dann schon arg speziell für den Anfang.

Ich habe den Fehler jetzt (vermutlich) gefunden: Die Port-Extension (=Verschiebung der Messebene) kann man beim LibreVNA zwar wunderbar berechnen lassen wenn man die Anpassungsbauteile entfernt (Open), aber man muss das Ergebnis dann halt auch anwenden und bei jedem Start wieder aktivieren. Das habe ich bei dieser Messung übersehen und hatte daher 48mm Leitung zwischen SMA Stecker und Anpassungsbauteil nicht kompensiert bzw. berücksichtigt. Überraschung: mit korrekten Einstellungen funktioniert es dann auch und macht Sinn ;-) Danke für die zahlreichen Anregungen! P.S. Das Antennenboard steht bei mir mitten im Raum auf einer Styroporbox von einem alten Röhrenmonitor. Die waren schön groß und sind recht brauchbare Messtische.

Hallo Luky S.

magst du die letzte Messung hier noch präsentieren?

Danke.