Antenne verkürzen

Hi,

ich möchte eine Antenne für 433MHz - die als Leiterzug auf einer Platine drauf ist - verkleinern. Ne Idee wäre da jetzt - sie mit Material zu umhüllen, das ein hohes Epsilon hat - für Experimente würde sich da z.B. Wasser mit 80 eignen. Im Mittelwellenbereich geht sowas ja mit Ferritstäben - aus einem meterlangen Dipol wird eine kleine handliche Antenne - Grund ist - mal anschaulich erklärt - die Verdichtung der (magnetischen) Feldlinien auf Grund des höheren Mü - das magnetische Feld wird verzerrt. Bei 433MHz und bei Material mit hohem Epsilon wird das elektrische Feld verzerrt. Meine Frage ist da - ist das praktisch sinnvoll? Alternativ würde man ja die Fehlanpassung einer zu kurzen Antenne einfach elektrisch korrigieren - allerdings verringert das stark die Effektivität der Abstrahlung. Die Verzerrung des Feldes scheint mir da sinnvoller zu sein. Wie dick muss diese Umhüllung bei 433MHz sein? Reicht da auch nur ne dünne "Farb"schicht? Das FR4 mit eps=4(?) hat ja auch schon Auswirkungen auf die Länge der Antenne. Denkbar wäre aber auch ein Ferrit. Funktioniert bloss bei

433MHz nicht mehr wirklich, oder doch?

Für alle, die nicht glauben, dass es mit Wasser funktioniert:

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M.

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Matthias Weingart
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Am 04.01.2012 09:32, schrieb Matthias Weingart:

Du hast schon wieder das Rad erfunden! Schau mal in den nächsten Blauzahn- oder Wifi-Stick rein.

Gruß Dieter

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Dieter Wiedmann

Das mit der Umhüllung leuchtet mir nicht ein. Keine Ahnung ob das funktioniert.

Wichtig ist der Grundsatz: "Strom strahlt"! Das heisst, im Leiter muss möglichst viel Strom fliessen. Die Antenne wird in Resonanz gebracht, dadurch fliesst der Strom mehrmals hin und her, wobei jedes Mal ein Teil abgestrahlt wird, und ein Teil über Verluste in Wärme umgewandelt wird.

Übliche Varianten:

- Kurze Antenne über eine Spule am Fusspunkt anpassen

- Wie oben, die Spule aber über die ganze Antenne verteilt (Leiterbahn Mäanderfürmig legen, das wird z.B. bei USB-WLAN Adaptern praktiziert)

- Kapazität am freien Ende der Antenne. Konkret: Die Antennenleiterbahn T- förmig ausführen. Der T-Balken ergibt eine Kapazität gegenüber der Umgebung. Auf keinen Fall darf ein Kondensator mit Rückleitung auf Masse verwendet werden, weil die Rückleitung ein entgegengesetztes Feld erzeugen würde.

Oberhalb der Mittelwelle funktioniert eine Ferritantenne nicht mehr gut. Zum Senden tut sie das auch auf Mittelwelle wegen den Verlusten nicht.

Eine Alternative wäre eine Loopantenne. Also eine Spule aus nur einer Windung mit grossem Durchmesser, zu der parallell ein Trimmkondensator geschaltet wird, mit dem der Schwingkreis abgestimmt wird. Auch hier sind aber die Verluste gross.

Falls nur eine kleine Leistung von ein paar Milliwatt abgestrahlt werden soll kann man das natürlich mit einem stärkeren Sender ausgleichen. Die Vorschriften gelten soviel ich weiss für die abgestrahlte Leistung. Es spricht (ausser der Energieverschwendung) nichts dagegen mit einem wesentlich stärkeren Sender und einer Antenne mit Verlust zu arbeiten.

Stefan

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Stefan Heimers

Funktioniert. Geht in Richtung dielektrische Antenne. In seinem Fall sollte er sich überlegen, ob ein Widerstand (Dummy) nicht bessere Eigenschaften aufweist. ;-)

--
mfg hdw
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Horst-D.Winzler

Es gibt Chipantennen und die sind auch nicht teuer.

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Wer googelt dem hilft Gott.

w.

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Helmut Wabnig

Helmut Wabnig :

Aber dort nicht für 433MHz. Ich will ja sowas selbst bauen, bzw. überhaupt erst mal verstehen, was machbar ist. Die erhältlichen Teile sind auch mehr oder weniger omnidirektional. Ich möchte das stark direktional haben. Weiss hier jemand, was die da als Dieelektrikum verwenden?

Wer googelt - der hilft Google, drum nimm lieber scroogle.org :-).

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(Das ist google wie früher 2000, kein nerviges Javascript, preview, cookie Gelumpe.)

M.

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Matthias Weingart

Matthias Weingart schrieb:

Steht da ja: LTCC, also Keramik mit üblicherweise Glaszusatz. Allerdings ummanteln die natürlich kein FR4 damit sondern fertigen ihre Antennenstruktur direkt auf diesem Substrat. Ein hochpermittives Substrat kommt für Dich vermutlich nicht in Frage, oder?

Christian

--
Christian Zietz  -  CHZ-Soft  -  czietz (at) gmx.net
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Christian Zietz

Christian Zietz :

Hochpermittives Leiterplattenmaterial wäre eine Idee, gibt es das? Meistens liegt das bei Leiterplattenmaterialien ja bei 2-4, bei HF-Materialien eher besonders niedrig als hoch.

M.

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Matthias Weingart

Hi Matthias,

Das Wasser willst Du wirklich nur für Experimente verwenden. Im Praxiseinsatz willst Du das nicht wirklich tun. Den Hinweis auf destilliertes Wasser hast Du hoffentlich gelesen.

Gehen tut das, praktiziert wird es auch, wobei meist nicht mit Wasser, sondern eher mit Keramikmaterial. Das Problem sind die Sprünge vom Epsilon, die eben Reflexionen mit sich bringen. ausserdem ist die Abstimmung schwierig, weil Du kaim ein Volumen in Abmessungen mehrerer Wellenlängen um die Antenne bauen willst. Dann bekommst Du ein effektives Epsilon, as irgendwo als Mischung des umgebenden Materials und der Luft ist. Viel Spaß bei der Antennenabstimmung. Ich hab sowas mal durchexerziert bei 402,55 MHz zur Telemetrierung eines Implantats, wo man ja auch alles nur kein Platz hat und leider auch kein DMHO dest als Dielektrikum. da wird das noch viel ungemütlicher ;-)

Marte

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Marte Schwarz

Matthias Weingart schrieb:

Nun, es gibt natürlich keramikhaltige HF-Leiterplattenmaterialien mit hohem eps_r, von z.B. 6 oder 10. Rogers RO3000 fällt mir da ein. Das ist aber ein "bisschen" teurer als FR4, Du solltest Dich vielleicht hinsetzen, bevor Du das Angebot liest. ;-)

Christian

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Christian Zietz  -  CHZ-Soft  -  czietz (at) gmx.net
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Christian Zietz

Was hab ich gesagt?

Im Ernst, daß du so bescheuert bist, konnte ich ahnen.

Also ich soll für dich googlen nach 433 MHz Keramikantennen. Werd ich selbstverständlich sofort tun.

w.

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Helmut Wabnig

Matthias Weingart :

Also da ist die Permitivität auch nicht viel höher als bei FR4 (so um die 7 find ich im Web?). D.h. LTCC wird bei den Chipantennen hauptsächlich als mechanischer Träger benutzt und weniger wegen des dielektrischen Effekts. Es sei denn, es ist ein spezielles LTCC mit Zusätzen.(?) Ich hätte da jetzt auf Substrate mit Bariumtitanat oder ähnlichem getippt.

M. Mal ne Frage an manche OP's - warum seid Ihr heut mal wieder so unfreundlich?

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Matthias Weingart

Marte Schwarz :

Wieviele Wellenlängen müssten das denn sein? Wellenlängen gemessen in Luft oder in dem hochpermitiven Material? Das Feld in der Luft wird ja auch verzerrt. (müsste man wirklich mal simulieren, kennt hier jemand einen guten und einfachen Simulator für solche Sachen?)

Das IPhone-Antennenproblem ist da ja auch ein prominentes Beispiel (Verbindungsabbruch, wenn die Hand an die bestimmte Setlle auf dem Gehäuse gelegt wurde). Da stellt sich die Frage, ob man die Beeinflussung der Antenne durch Wasser in der Nähe verringern kann, in dem man die Antenne mit hochpermittivem Material umhüllt (so um die 100 bis 1000 ist ja technisch machbar, BaTio2 z.B.). Die Keramik-SMD-Antennen nutzen die Möglichkeit der Verwendung von hohen Permitivitäten ja nur in geringem Maße aus.

M.

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Matthias Weingart

X-No-Archive:Yes

Am 04.01.2012 09:32, schrieb Matthias Weingart:

Warum nicht eine magnetische Antenne? Die sehen bei 433Mhz richtig "niedlich" aus. (Was hat eigentlich die BNetzA gegen 80m Yagis/Beams?)

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Stefan Engler

Hallo Matthias,

So genau kann Dir das wohl niemand pauschal sagen. Sicher ist jedoch, dass Du (deutlich) mehr als eine Wellenlänge im hochpermittiven Raum haben solltest, wenn Du die Antenne rein auf diese Permittivität anpassen willst. Ausserdem solltest Du die Abmessungen des hochpermittiven Materials so wählen, dass die Wellenlänge in Luft aussen erreicht wird, sonst musst Du ettliches an Reflexionen an der Grenzschicht einkalkulieren. Effektiv wird eine solche Antenne dann nicht mehr werden. Von der Notwendigkeit einer individuellen und komplexen Impedanzanpassung solltest Du auch ausgehen.

Bei meinem Projekt hatte sich vorher jemand mit Feko drangesetzt, allerdings mit fragwürdigem Erfolg, was IMHO allerdings am Mitarbeiter lag, weniger am Programm ;-)

Klar, und je schmalbandiger man solche Antennen macht, desto empfindlicher werden sie. Tip: Magnetfelder werden durch Annäherung von Händen und Co weniger beeindruckt als das elektrische Feld. Loops haben also hier eindeutige Vorteile. Bei Handsendern, Body-area-networks und Co ist das nicht von der Hand zu weisen.

Überleg doch mal, was passiert, wenn Du hohe Impedanzsprünge kreierst. Das will man nicht wirklich haben.

Marte

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Marte Schwarz

Ja, genau deswegen werden bei Pagern, die am Körper getragen werden und dennoch empfindlich sein müssen, bis ins 2m-Band (kein Witz!) Ferrit-Antennen verwendet, geht es höher hinaus, dann loops, meist ausgeführt als versilbertes Band mit 2-3mm Breite, und auf der Platine dann der Trimm-C. Man erreicht damit Empfang wie mit Handfunkgeräten mit frei gehaltener Antenne - aber zum Senden is' das halt eher nix, bzw. nur für den Nahbereich tauglich.

-ras

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Ralph A. Schmid

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Ralph A. Schmid, dk5ras

Marte Schwarz :

Andererseits funktionieren ja Ferritstäbe auch erstaunlich gut, auch wenn Sie nur einen Bruchteil der Wellenlänge in Luft lang sind.

Danke. Interessant. Es gibt ja sogar Feko light zum Probieren. Das ist ja schon mal was.

Hab da leider nicht wirklich Erfahrungen mit dieser Art von Physik, da sits ne Simusoftware schon mal ein guter Anfang.

M.

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Matthias Weingart

Matthias Weingart schrieb:

Erfahrungsgemäß sollte man schon Kenntnisse der Elektromagnetik haben, um sinnvolle Aussagen aus den Ergebnissen eines Feldsimulators treffen zu können. Das sind keine trivial zu bedienenden Tools.

Christian

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Christian Zietz  -  CHZ-Soft  -  czietz (at) gmx.net
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Christian Zietz

Ma googeln unter "F Antenna" dann kommt zB dieses:

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Und Anderes, aber man muß schon ...ahemmm...googeln (grins)

w.

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Helmut Wabnig

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