Buggfix Plus
Aktuellt datum och tid: 14.57 2020-04-04

Alla tidsangivelser är UTC + 1 timme




Svara på tråd  [ 5 inlägg ] 
Författare Meddelande
InläggPostat: 09.51 2018-03-07 
Användarvisningsbild

Blev medlem: 11.03 2007-09-10
Inlägg: 9161
Ort: Alingsås
Hej.

Jag har lite teoretiska funderingar kring en ganska icke-funktionell antenn för 433MHz.

Sändaren är enligt databladet idealisk för 50 ohms antenn men antennen har troligtvis en impedans på cirka 120-130 ohm.
Mellan sändare och en 50-ohms antenn rekommenderas ett filter som på bilden
Bilaga:
antenna433.gif

När jag testade kopplingen ovan (med något andra komponentvärden) fick jag en helt värdelös uteffekt när antennen var en loop till jord. När jag öppnade upp antennen fick jag mer uteffekt, men fortfarande inte bra. Att den inte "funkade" som loop - är det en ren impedansanpassningsfråga?

1) finns det något sätt att impedansanpassa mellan 50-ohms utgång och 120-ohms antenn för att inte få så mycket reflektioner?
2) i så fall, kan det göras genom att modifiera komponenterna i filtret ovan
3) Vad händer med antennens impedans om man (a) kortsluter bortre änden till jord, (b) helt öppen ände (c) terminerar med ett motstånd som är samma resistans som antennens impedans? (dvs 120Ω i det här fallet)?
4) Kan man simulera sånt här med reflektioner och liknande och få något slags trovärdigt resultat? Rekommenderad mjukvara?
5) Jag har gjort en simulering i LTspice - där har jag helt enkelt ersatt antennen med ett 120Ω motstånd till jord. Är det en vettig modell för en antenn eller blir det tokfel? jag satte även 50 ohm serieresistans på signalkällan (AC svep) för att skapa en trovärdig modell för sändarkretsen. Men jag vet inte om det heller stämmer. Antagligen är utgången mer lågohmig än så?

Jag kan höja uteffekten på sändaren så den funkar även med denna dåliga antenn. Men jag vill ju av naturliga skäl inte ha högre uteffekt än nödvändigt. Det Europeiska EMC-kravet säger också att de harmoniska frekvenserna f*2 och F*3 m.fl. måste ligga 20dB(µV/m) lägre än grundfrekvensen, därför vill jag optimera utgången så gott jag kan.

Utsignalen är också väldigt känslig för om man kommer i närheten (<5mm) av antennen med fingrarna t.ex. men det kanske aldrig går att göra något åt? Antennen ska väl ha helt fritt runtomkring förutom jordplanet nedanför om det ska bli idealiska förhållanden. Men att amplituden dyker 30dB bara för att man pillar på kretskortet tycker jag är extremt. Här tänker jag att det borde vara tvärt om så att det skulle vara en fördel med en riktigt uselt anpassad antenn, för då skulle det i alla fall inte bli sämre om man är där och pillar. (sändaren kommer att bäras av personer och antennen kommer att kunna hamna mycket nära kroppen... jämför med t.ex. bluetooth-öronsnäcka eller liknande).
Bilaga:
filter_433MHz.asc


Logga in för att visa de filer som bifogats till detta inlägg.


Senast redigerad av jesse 09.57 2018-03-07, redigerad totalt 1 gång.

Upp
 Profil  
 
InläggPostat: 09.54 2018-03-07 
Användarvisningsbild

Blev medlem: 14.52 2005-01-10
Inlägg: 24336
Ort: Aabenraa, Danmark
C6, C7 & L4 är ett pi-filter som i grunden fungerar som impedanstransformator.

Men med de små värden på kondensatorer och induktanser har utformningen av mönsterkortet VÄLDIGT mycket att säga.


Upp
 Profil  
 
InläggPostat: 09.59 2018-03-07 
Moderator
Användarvisningsbild

Blev medlem: 21.44 2007-02-23
Inlägg: 4522
Ort: Åkarp / Uppsala
Om det är en fast monterad antenn kanske det läge att mäta upp den samt sändaren med en nätverksanalysator och designa anpassningsnätet efter resultaten. Men som Icecap säger kommer den mekaniska designen att vara kritisk.

E. Kafeman är nog rätt person att reda ut detaljerna :)


Upp
 Profil  
 
InläggPostat: 12.40 2018-03-07 
Användarvisningsbild

Blev medlem: 11.03 2007-09-10
Inlägg: 9161
Ort: Alingsås
Det verkar som att jag fått jackpot på LTspice-simuleringen.

Jag har nu satt L4 till 24nH och C7 till 10pF och helt tagit bort antennens anslutning till jord.
Det gav en stor amplitudförbättring samt att harmoniska frekvenser dämpades rejält.
Om inget oförutsett sker nu så tror jag fallet är löst.

(Antennen sitter på samma PCB som sändarkretsen, men pga. mycket små dimensioner kan jag inte göra den bredare än 0,4 mm och inte lägga den längre bort från jordplanet än 1.6mm. Längden är anpassad till 1/4 våglängd på FR4. Det är långt från idealiskt, men nu verkar det funka.

Kravet är fungerande sändning upp till 3 meter. Jag klarar 30 meter nu, men i ogynnsamma förhållanden (t.ex. fukt på kretskortet eller att det ligger mellan händerna) så sjunker detta till ca 15-20 meter i vissa fall. Detta är väldigt svårt att mäta - flyttar man något bara bråkdelen av en mm kan det få stor påverkan på amplituden...


Upp
 Profil  
 
InläggPostat: 18.11 2018-03-07 

Blev medlem: 17.06 2012-04-29
Inlägg: 2086
Generellt om man har god impedansmatchning för antenn med ett jordplan med längden 4 cm vid 433 MHz är en loop-antenn något lite effektivare än en 4 cm lång monopol-antenn som sticker ut från jordplanet i samma orientering, dvs total längd på antenn+jordplan 8 cm för både loop och monopol-alternativet, men en loop kan läggas runt jordplanet utan allt för stor kostnad så att totala längden kan bli typ 5-6 cm och loopen blir då mer utrymmes-effektiv för liknande antenn-effektivitet.
Vid ännu mindre tillgängligt utrymme, typ fjärrlås till bil, är välgjord loop-antenn mer effektiv som antenn, jämfört med monopol.

En fördel med större längder på monopol är att det är enkelt att gissa ungefärlig impedans som man ska matcha mot. Det är svårare att matcha en loop-antenn för bästa effektivitet utan VNA då impedansen varierar kraftigare runt resonansfrekvensen.

433 MHz och slutsteg i ungefär klass C, är så pass låg frekvens att det går utföra hygglig antenn-matchning utan avancerade instrument genom att anta ideala reaktiva komponenter och göra ett antagande om antennens omatchade impedans och manuellt plotta detta värde i ett Smith-diagram samt i varje punkt notera radions strömförbrukning när man adderar olika värden på matchnings-komponenter.
Genom att systematiskt ändra på komponentvärden i matchningsnätet samt samtidigt notera radions strömförbrukning kan man komma rätt långt då det bör bilda ett mönster på Smithdiagrammet som ger var mest effektiva området finns.
Även om sändaren inte arbetar i klass C så går det oftast se ett samband mellan matchning och strömförbrukning. Möjligen med undantag för klass E som väl intrimmad har en något lägre strömförbrukning vid optimal radio-effektivitet, dvs mest RF-signal ut från sändaren relativt strömförbrukning. Ska man få bäst utstrålad effektivitet för sådan radio är nog mätning med VNA ett måste. Det är inte ens helt lätt-mätt med VNA för den typen av radio.

Alternativ skulle man kunna använda VSWR-mätare eller skalär analysator men om det rör sej om små konstruktioner är det svårt att komma åt med typ enklare hemsnickrad VSWR-mätare då VSWR-mätaren i sej stör mätningen.
Lite liknande problem är att när man mäter radions strömförbrukning med t.ex. en multimeter kommer mätsladdarna bidra till att skapa större antenn-mässigt jordplan, så att antennens impedans förändras när man efter avslutad matchning tar bort mätsladdarna. Detta problem går undvika genom att låta mätsladdarna löpa genom ett ferrit-rör nära kretskortet. Ferrit-materialet ska väljas så att det är effektivt inom aktuellt frekvensområde.
Ferriten ger mätkablarna hög impedans så att dess inverkan minskas på effektiva jordplanets storlek.

Ska enheten vara aktiv vid handhållet, såsom med fjärrr-nyckel så bör man tuna antennen med hand på för konstruktionen avsett avstånd. Här kan loop-antennen ha den fördelen att det inte spelar så stor roll hur enheten hålls i handen, orienteringen har liten betydelse jämfört med en monopol-antenn vad gäller handens påverkan på impedansen.


Upp
 Profil  
 
Visa inlägg nyare än:  Sortera efter  
Svara på tråd  [ 5 inlägg ] 

Alla tidsangivelser är UTC + 1 timme


Vilka är online

Användare som besöker denna kategori: Maalobs och 34 gäster


Du kan inte skapa nya trådar i denna kategori
Du kan inte svara på trådar i denna kategori
Du kan inte redigera dina inlägg i denna kategori
Du kan inte ta bort dina inlägg i denna kategori
Du kan inte bifoga filer i denna kategori

Sök efter:
Hoppa till:  
   
Drivs av phpBB® Forum Software © phpBB Group
Swedish translation by Peetra & phpBB Sweden © 2006-2010