Svenska ElektronikForumet

Det här är en radiomodul från Swech, kan man byta antenn på radiomodulen till en enkel tråd och flytta den 15 mm i sidled.
Den här antennen krockar mitt i batterihållaren. Protte

Det går byta antennen mot en trådstump. Enda problemet är om det är dåligt anpassad tråd kan det kosta effektivitet och räckvidd.
Gissar att det är 433 MHz. Då är nuvarande antennen troligen en förkortad monopol. Den innehåller en bottenspole som gör antennen hyggligt avstämd trots att den är kortare än 1/4 våglängd.
En monopol fungerar mindre bra om inte också det RF-mässiga jordplanet är minst 1/4 våglängd långt. Du skriver om batterihållare, innebär det att tråd-antennen skullle dras nära batteri, så är det mindre bra om man vill ha bästa antenn-effektivitet.
En bra antenn ska helst ha lite fritt avstånd till apparatens ledningar och ytor.
Testa om du får tillräcklig funktion med valfri trådstump. Du lär inte kunna köra sönder något, då jag antar att antennutgången inte bär på någon DC-nivå och sändaren lär tåla att köras kraftigt missanpassad och klarar lite ESD pga av direktberöring av antenn.
En nackdel med dålig anpassning av antennen är att strömförbrukningen ofta ökar, vilket kan korta batteritiden.

Det är inte så enkelt att få ihop det.
Det är en handhållen enhet, därmed kommer en bit av antennen i handen
Sedan ska det dit 2 st AA (LR6) batterier
Ett processorkort (med jordplan)(dock inte med bra kontakt med RF modulen, förbundet med tråd)
På kortet sitter även 5 tryckknappar Navimec från Danska MEC

Får fortsätta i morgon.

Jag har likadana moduler, och en ville även jag flytta antennen på.
Jag löste det så att jag tog original antenn, dremlade ur lite i sidan av fästet för att göra plats för en liten coax, och sedan anslöt jag den med en SMA till modulen.
Anledningen var att jag ville ja det hela i en låda. Men jag vet inte riktigt vad som gick sentt, för jag får ca 4 meter räckvidd på den.. Det kan kanske bero på att min låda är svagt ledande vid dessa höga frekvenser och dödar signalen.

Antennen på bilden är en förkortad variant. Antennen ger därmed inte max räckvidd men impedansen sändaren ser i form av antennen är troligen ok.
Vill man öka räckvidden något kan en rak ståltråd, 1/4 våglängd lång antagligen ge en del.
Antennen är en monopol. Monopol är ena halvan av en dipol. Minsta möjliga resonanta antennlängd är 1/2 våglängd lång dipol. Resterande 1/4 är längden på jordplanet, eftersom det är andra halvan av antennen.
Håller man sej till dessa mått så kan man göra en hyggligt bra antenn mha måttband.
Typisk räckvidd med dessa småsändare, utomhus och fri sikt, är ca 100 m upp till 1 km beroende på sysatem-kvalitet och bandedd. Typisk uteffert är max 10 dBm.
För vissa 433MHz kretsar med programmerbar bandbredd mm kan man nå betydligt längre.

Lite allmänt att tänka på om man funderar på att konstruera sin inbyggda antenn.
Den inbyggda antennen blir förmodligen den mest krävande kretsen på kretstkortet med avseende på design, och kräver motsvarande omsorg av designern.
Vill man behålla typ 50% av max räckvidd men minska storleken med 90% måste man noga välja antenn-typ efter jordplanets RF-omständigheter och tillgänglig antenn-volym och man måste kunna mäta på antennen med avseende på impedans och resonans-frekvens för att se till att trådslingan utgör antenn och inte bara ett trådnystan där radiosignalen reflekteras tillbaka till radio-modulen och därmed eldar upp batterikapacitet utan nytta.
Vill man prova en random tråd som antenn, ok, men räckvidden blir därefter. Något längre kan man komma med att utan mätresurser kopiera en inbyggd antenn, etsad på befintligt PCB, samt även ta med erfoderliga matchnings-komponeter.
1/4 våglängd vid 433 MHz är 17 cm. Så långt jordplan vill man kanske inte ha och dessutom med en antenn som är lika lång åt andra hållet.
Fördelen med en stor och resonant antenn är att den normalt blir tålig även om en del av antennen kommer nära andra jordplan eller delvis hålls nära kroppen. Med tålig avses att antennen fortfarande är hyggligt effektiv och dess impedans ändras relativt lite från det ideala, så sändaren orkar forfarande driva antennen. Tänk rund trädkubbe 30*30 cm. Rör den med handen och den välter inte så lätt, men minska diametern till 3 cm, och den blir ytterst ostabil även för en lättare beröring. Liknelsen är inte 100-procentig, då antenner återfår sin funktion när man tar bort handen, men om stubben välter pga beröring så lär den inte resa sig på egen hand.
Ju mindre fysisk antenn-storlek, ju mer komplicerat blir det att designa in antennen för sådan tålighet.

Generellt, kortas jordplan eller antenn med 50% har man också sålt bort 50% av tidigare räckvidden även om man gör en god design där korrekt impedans fortfarande bibehålls.
Resulterande räckvidd beror på en massa andra saker utöver antenn. Sändareffekt är inte så jätteviktigt, de flesta av denna typen av sändare ligger inom 0-10 dBm. Bandbredd, stabila oscillatorer och stabill DC och lågbrusiga mottagare är viktigt. Protokoll och modulationstyp spelar roll. När allt sådant är bra justerat så är bandbredden invers propotionell till räckvidden. Kan man nöja sej med halverad bandbredd, genom att sända informationen lite långsammare, kan man dubbla räckvidden.

Lite exempel. Har designat 433-sändare typ bilfjärr, 25*25 mm inklusive allt som ledigt ger 200 meters räckvidd trots att handen täcker större delen av antennen men har också satt upp system där räckvidden maxade på ca 2 meter trots full-stor mottagar-antenn och påkostad mottagare. Å andra sidan var då bandbredden ca 5 MHz och sändaren samt batteri & antenn rymdes på en kub om 9 mm och sändareffekten var någon uW.

Att göra bra inbyggda antenner är alltid en utmaning, kräver mycket kunskap/erfarenhet och gärna möjlighet till komplicerade beräkningprogram, som kan simulera olika antennlösningar. För att sedan konkret bygga antennen behövs dyra mätresurser.
För att göra en jämförelse, antag att man vill återge 20 Hz via en högtalare. 20 Hz ljudvåg har en våglängd. Ju mindre högtalare desto svårare att återge ljudet. En 433 MHz dipol är 34 cm lång. En högtalare med den diametern kan med rätt högtalarlåda kanske komma upp i 10% effektivitet för 20 Hz.
Om vi nu minskar högtalare inklusive högtalarehölje till storlek av en tändsticksask blir det en utmaning att designa detta systemet för att återge 20 Hz med bibehållen effektivitet.
Problemet ser mycket likartat ut vid 433 MHz.

Allmän erfarenhet av inbyggda antenner eller med god tur, så kan en random trådlängd som inbyggd antenn ge kanske 10% av max effektivitet. Det är inte så illa.
Ett sidoproblem är att resultatet kraftigt kan försämras när t.ex. en hand kommer i närheten.
Det är något som man normalt tar hänsyn till vid designen av den inbyggda antennen, så att antennen ska vara fortsatt stabil trots att handen täcker antennen. Impedansmässigt instabil antenn kostar på alla sätt. Då antennen inte längre kan ta emot sändarsignalen finns risk för att den reflekteras, vilket är bortkastad sändareffekt, men även kan orsaka interna EMI-problem. Reflekterande RF-signaler riskerar orsakar okontrollerade strömmar i jordplanet överlagras på logiksignaler och analoga signaler och kan skapa mycket kaos. Det är t.ex. inte helt ovanligt att överlagringen först märks på att den vippar på en MCU's resetpinne på andra änden av ett PCB. En kortvarig RF-överlagring är kanske inte direkt förödande på analog-signaler men även en ytterst kort glitch på reset-pinnen kan bli mer märkbar.

Ett alternativ till att designa egen inbyggd antenn är att köpa någon redan designad inbyggd antenn. Tyvärr så är det inte ovanligt att resultatet blir ändå blir dåligt. Med antennen följer ett datablad där det även finns nogranna anvisningar hur footprintet för antennen ska se ut och vilka matchningskomponeter som tunar in antennen på rätt sätt vilket oftast kan följas men antennen är i datbladet uppmätt på ett PCB med annnan storlek än det egna PCB't, obrutet jordplan, utan andra komponenter, inget hölje, ingen handeffekt beräknad osv. Det kan fungera bra ändå, men oftast blir det sämre än beräknad länkbudget. Köpa inbyggd antenn kan vara ett bra alternativ om man inte kan göra designen själv, men för att nå i närheten av databladets siffror krävs fortfarande en hel del kringarbete.

Ett enkelt sätt att minska strömförbrukningen och kanske även lösa övertons-problem och annat, om man använder random tråd som antenn och trots att man inte har mätinstrument, är att göra en L-nät mellan sändare och antenn med 2 st 33 Ohm SMD motstånd. Nätet dämpar antennsignalen något men den dämpningen har ingen större betydelse. Det man vinner är att oavsett tråden impedans så kommer sändaren se något som inte är så långt från 50 Ohm, vilket förmodligen ger mest gynnsamma arbetspunkten sett ur sändarens synpunkt.

Lång text men antennen är vanligt återkommande stötest. En i övrigt välgjord design där elektroniken gör något välfungerande och med mycket design och programmerings-jobb bakom, men sen raseras värdet av jobbet pga haltande trådlös länk, därför att antennen inte gavs samma designomtanke. Vet ju inte hur viktigt det är med effektiv antenn i detta fallet och är behövd räckvidd några meter och batteritid är oväsentligt så ska man inte lägga ner arbete för att nå 100-tals meter. Ska trådantenn utan designtanke användas rekommenderas ändå att sätta dit motstånden, det är så pass billigt och enkelt och då det kan minska risken att radion stör på andra frekvenser samt sänka strömförbrukning något är det bara fördelar, samt att motstånden faktisk kan bidra till ökad räckvidd om tråden är dåligt anpassad eller att hand-effekt ger problem.