Antenn för 433,92 MHz i liten plastlåda

[thomasa88]

Håller på att bygga en låda för att logga temperatur, vind och regn från sensorer från Esic/Mandolyn (proto: http://elektronikforumet.com/forum/view ... 6&start=15 ). Pryttlarna kör på 433.92MHz och jag har lyckats ta in dem med en rx433n-modul ( http://www.electrokit.com/rx433n-mottag ... -mhz.45095 ). Utan någon antenn har jag problem att få in sändarna som sitter på andra sidan huset, men med ~36cm kopplingstråd funkar det bra

Nu vill jag få in det hela i en plastlåda på ca 6x4x2cm (kan tänka mig lite större om mottagningen blir bättre). Kollade runt lite på farnell och hittade inga enkla chip (få kringkomponenter, fast frekvens) för 433.92MHz och kom fram till att jag lika gärna kan köra med en färdig modul så slipper jag krångel.

Jag vill gärna ha antennen inuti lådan, men överlever om det blir mkt bättre om den sticker ut ur lådan. Jag testade att rulla min (isolerade) kopplingstråd men då slutade det fungera (att böja den en gång på mitten gick bra). Gör jag fel? Jag har fått för mig att bara längden på antennen är viktig (+ lite trimning av den), men jag kanske är ute och snurrar. Skulle det gå bättre med en pcb-antenn eller något i stil med denna http://se.farnell.com/pulse-engineering ... dp/1900066 ? Den har -2.9dBi maxförstärkning (ser ut att vara ganska jämn runt om i plottarna, men ser inte vilka värden det är i dem). Vad får man ung. med ~17cm eller ~36cm koppartråd?

Kan det bli några problem om jag inte fäster antennen direkt på modulen och istället löder fast båda i kretskortet precis bredvid varandra? Kan det bli problem med att jordplanen blir för litet på ca 6x4cm?

Det blev många frågor . Har läst en kurs i radioelektronik, så jag har lite ytliga teoretiska kunskaper om radio men inget om antenner.

[YD1150]

Med en antennlängd på 36cm så har du en halvvågsantenn, den blir högohmig ( typ kiloohm-området ) i matningspunkten
när den är matad i "en ände", m.a.o missanpassning mellan antenn - sändare (och mottagare)
Impedansskillnaden mellan antenn och t.ex. mottagare blir kanske 1-2kohm till 50ohm och då förlorar man mycket effekt.

Botemedel: Prova med en ca 17-18cm lång tråd i stället så fungerar det bättre.

[thomasa88]

Informationen som electrokit har anger att den ska vara 30-35cm, så jag antog att den funkade med den impedansen. När jag kikar lite på antenna-theory.com ser jag att en monopol har halva impedansen jämfört med en dipol, så de kanske har specat för en dipol

edit. elektronik -> electrokit

[xxargs]

om man ser anslutningspunkten som mitten så kan man ha kretskortet och dess jordplan som ena 'sprötet' och ca 15 cm tråd ansluten till 'mitten' på matningspunkten som den andra sprötet, lagd i linje - du kan inte vika ihop det eller snurra ledningen alternativt lägga tråden bredvid kretskortet då man i det läget egentligen simulerar en bit transmissionskabel som bandkabel och dessa är designade att inte stråla speciellt mycket...

Det är alltså både längd och geometri som bestämmer hur en antenn strålar och att linda ihop tråden tar definitiv död på en antenns funktion. Antenner tar plats, så enkelt är det

[thomasa88]

YD1150: Har testat med 17cm och 35cm tråd nu. När jag placerade sändaren i ett badrumsskåp så fick jag oftast 2 paket varje minut (sändaren skickar 3st varje minut) med 35cm. Med 17cm så blev det då och då 2 minuter mellan varje mottagen sändning, och oftast kom bara ett paket fram. RX443n kanske inte är 50Ohms-matchad? Eller kan det bero på mitt obefintliga jordplan? (Kör på en bread board)

xxargs: Ah! Tänkte att jag sett antenner som var flera varv på kretskort, men det visade sig vara rfid, som visade sig köra med induktion. Som jag förstår din beskrivning så menar du som A i bilden nedan, stämmer det?

antenn.png

Har sett någon bild där antennen går vinkelrätt ut från jordplanet, som i B. Varför inte på detta sett?

Har ett enkelsidigt kort, men tänker att jag avsätter en del yta till jordplan vid antennen och slänger in jordplan där det får plats på resten av kortet.

[ronnylov]

Spontant känns det som att B funkar effektivare som antenn (jordplanet blir som en spegel för antennen) men å andra sidan känns det också som större risk att antennen strålar in mer i elektroniken i bild B och riskerar att störa ut sig själv istället. Kanske bättre att sätta antennen att sticka ut på motsatt sida som komponenterna på kretskortet så funkar jordplanet som skyddande skärm mellan antennen och elektroniken? Men jag är absolut ingen expert på detta och kan ha helt fel (så lyssna inte för mycket på mitt svammel)...

[hanzibal]

Vet inte om det är relevant men när jag höll på med min hemmagjorda IR -> Nexa-sändare så brukade jag utgå från ca 16 cm (kvartsantenn tror jag det blir) och sedan optimera genom att helt enkelt kapa av småbitar i taget.

EDIT: Sedan lät jag antennen löpa runt insidan av plastlådan som var ca 7x7x2 cm så att den bildade en rektangel, detta funkade i alla fall bra för mina behov då.

[thomasa88]

ronnylov: Tänker också B eftersom de flesta bilder jag sett på större monopoler iaf verkar vara så. Låter vettigt att ha antennen på andra sidan som du säger, inga problem att testa iaf, bara göra ett borrhål.

hanzibal: Låter ju lovande med lådan. Hur stora avstånd pratar vi? Väggar? Iofs så beror det väl också på min sändare resp. din mottagare.


Jag är fortfarande lite förbryllad över att det funkade bättre med 35cm efter den respons jag fått. Verkar vara allmänt svårt att hitta någon bra info om rx433n och dess impedans.

[labmaster]

Du kan utgå från att det är 50 ohm.

I princip kommer du aldrig att hamna rätt med din antenn utan ett ordentligt mätinstrument. Det bästa du kan göra är att köpa en färdig antenn och sätta den som ett spröt på utsidan av lådan och ansluta den till kortet med en 50 ohms koaxialkabel.

[hanzibal]

hanzibal: Låter ju lovande med lådan. Hur stora avstånd pratar vi? Väggar? Iofs så beror det väl också på min sändare resp. din mottagare.

Jag var kanske otydlig men jag tillverkade sändare baserade på TX433, alltså ej mottagare. Använder denna själv för att styra belysning i hemmet samt pool-belysning och dess bubbel (mest för att impa på grannarna...) från familjens iOS-enheter. Bor i stenhus där ytterväggar, mellanbjälklag och vissa innerväggar är betong. Signalen går lätt genom våningsplanen och även ut i garaget där mina Nexa-reläer för poolen finns. Kan väl vara en sådär 15 meter som värst tror jag.

Off-topic: En morgon när jag backat ut på gatan på väg till jobbet noterade frun att en lampa på ovanvåningen lyste. Tog upp luren, hade WLAN-täckning och släckte, sparade säkert 2 minuter på det

EDIT: Kanske ännu mer off-topic: Detta blev senare upprinningen till Jespers iSendIR:
http://elektronikforumet.com/forum/view ... =3&t=45390

[xxargs]

Spontant känns det som att B funkar effektivare som antenn (jordplanet blir som en spegel för antennen) men å andra sidan känns det också som större risk att antennen strålar in mer i elektroniken i bild B och riskerar att störa ut sig själv istället. Kanske bättre att sätta antennen att sticka ut på motsatt sida som komponenterna på kretskortet så funkar jordplanet som skyddande skärm mellan antennen och elektroniken? Men jag är absolut ingen expert på detta och kan ha helt fel (så lyssna inte för mycket på mitt svammel)...

i läge B är en GP-montering och där bör jordplanet vara minst lika stor som antennens längd. I läge A fungerar det ungefär som en handhållen Komradio med själva radio-lådan som motvikt till antennsprötet - eller om man vill, radiolådan är ena 'sprötet' och i båda fallen om kretskortet har heltäckande jordplan som är ordentligt jordad mot antennuttagets 'jordsida' så kommer det inte bli några problem med RF-strömmar på kortet - i allafall inte på dom här låga effektnivåerna. Annars får man bygga en metallram runt och kanske även lock över, för att det skall bildas Faradays bur kan också göra i metallnät eller metallgaller.

I dessa fall utan mätinstrument så kommer det inte bli perfekt 50 Ohm hur man än gör utan det kommer att variera, och dessutom kopplar det till omgivningens metallstrukturer i närheten som parasitelement och impedansen kommer att variera. Så länge impedansen inte varierar mer än 33 -75 Ohm på antennporten så kommer returförlusten inte vara lägre än 14 dB dvs, mindre än eller lika med 4% av utmatad effekt reflekteras tillbaka till slutsteget och 96% (minus antennens egna förluster) går ut i luften.

[Hedning]

En enkel och vanlig antenntyp för användning på kanten på samma PCB
som övrig elektronik är inverted-F varianten.

Den görs med fördel av koppartejp (som löds i skarvarna) på ett "rent" kort utan
koppar på baksidan. Trimmas med sax eller kniv. Dra loss och tejpa en ny om det
blir alldeles fel.

http://www.supernec.com/ifa.htm
http://www.ember.com/pdf/120-5052-000_D ... ntenna.pdf
http://www.signalpro.biz/ifa.pdf

Några mått finns i länkarna, kanske behöver skalas om till 433 MHz.

Lika viktig som själva antennen är att rikta den så att man ligger på en topp i
strålningsdiagrammet och inte i dipparna. Antennen i andra ändan är precis lika
viktig att rikta någorlunda rätt. Det finns inga helt rundstrålande antenner (i X,Y,Z)
lika lite som det finns magnetiska monopoler.

Edit:
Glömde nämna att denna typ blir mindre än kvartsvågsantenner.

[thomasa88]

hanzibal: Jag var med, men ser att jag skrev lite konstigt . Åtminstone 15 meter med böjd antenn låter bra. Inser att jag inte kan använda det pga att det beror på prylarna i andra änden också. Där min låda ska placeras är det en våning i höjdled och ca 20 meter till bortersta sändaren, som tyvärr har slut på batteri just nu -- antar att regnmätare på vintern (oftast) inte ger så mkt, men det gör det svårare att testa innan jag ger bort lådan.
OT: Har en tx433 också, så kanske blir nästa projekt. Går det att sköta sakerna utan wlan eller är man körd utan sin mobil?

xxargs: Är radiolådan av metall/har metall i sig när den är ena 'sprötet'? Om jag inte kör GP-montering kan jag alltså ha ett mindre jordplan än antennens längd, men jag måste ställa kortet upp, och därmed antennen, för att få rundstrålande horisontell täckning?

labmaster: Om jag har en koax från antennen till kortet, blir det då som bild A, eftersom jag inte har ett vinkelrätt jordplan precis under? Måste kortet sitta i "rätt" vinkel?

Hedning: Intressant, jag får räkna på hur mycket plats den skulle ta. Ser ut som kortet måste ställas upp här också, om jag tolkar strålningsmönstret i den första PDF:en rätt.

[Hedning]

Kan vara vinkelrätt eller en fortsättning av kortet, det kvittar.
Oftast görs korten med signaler på ena sidan, andra sidan jordplan
(närmast antennen i alla fall). Antennen som rak fortsättning av
kortet med bara antennen, inget jordplan.

http://www.tik.ee.ethz.ch/~jbeutel/proj ... ester.html

[xxargs]

Nästan alla kort idag görs med jordplan - om inte annat så för att klara EMC-kraven, RF-kretsar bygger på att de jobbar mot en jordplan under sig för att få kontroll på impedansen på ledarna mellan de olika delarna.

Som sagt impedansen på antenn kan variera mellan 33 och 75 Ohm utan att det ger så mycket negativ verkan - 4% reflekterad energi motsvarar bara 0.18 dB lägre uteffekt mot luften, men att man inte vill ha mer beror på att effekten som studsar tillbaka pga. missanpassning kan börja ställa till med bekymmer på slutstegssidan, både signalkvalitetsmässigt men vid större retureffekter, också termiskt.

det är alltså viktigare med bra anpassning på sändarsidan av effektskäl än motsvarande på mottagarsidan där det inte är effektbekymmer och man kunde kanske tolerera 0.2 till 0.5 dB försämring pga missanpassning mot antenn (tex för att man önskar bredbandig antenn) utan att det var någon egentlig märkbar skillnad om man inte satt och jagade kontakt på den absolut gränsen distansmässigt.