[Sh@dow 0]

Здраствуйте,

Использую два премопередатчика на AT86RF215M.
Плату страссировал сам. Четырехслойная все как в оценочной плате.
Хочу математически расчитать какой должен быть уровень сигнала на приемнике
когда передатчик шлет непрерывно.
Для этого приемопередатчики разнес на расстояние 1 метр.
Рабочая частота 868 MHz.
По формуле Фриса затухание на 1 мере -32dB.
Передатчик выставлен на минимальную мощность. 
Спектроанализатор показывает -12dB. Это сответсвует описанию.

Приемник замеряет принимаемый сигнал. И показывает -85dBm.
Проблема в том что это очень мало. Не могу понять где потери.

Использую две одиноковые антенны на 868 MHz.
Вот ссылка на описание.

https://eu.mouser.com/datasheet/2/3/AEACAC049018-S868-1551467.pdf

Если прикинуть потери то получается следующее

-12dBm(мощность передатчика)
- 32dB(потеря на 1 метр)
-3dB * 2 (кпд двух антенн 50%)

Выходит -50dBm.

Не учтена направленность антенн dBi. Не знаю как ее получить из описания.
Но не может же она быть 30dB?

Теперь о согласовании с антенной. 
Я не знаю как замерить VNA внутренний импеданс передатчика когда он в режиме 
передачи. Не включать же его на передачу и подключать к VNA?
А приемник включенный на прием подключил к VNA.
На рабочей частоте показывает S11 =  -6dB.
По таблице это означает что 70% мощности передается в антенну.
Все равно не сходится. Даже если бы 50% это для двух антенн -6dB.
Но никак не 30.

Не понятно что еще не учтено?
Может передатчик в антенну отдает меньшую мощность?
Но на спектроанализатор у которого 50 ом отдает согласно описанию.
Тоесть более менее согласован.
Может из за ослабления dBi антенны?

Всетаки несогласованность какая то присутсвует.
Если соединить два приемопередатчика кабелем то приемник показывает -30dBm.

А если подать на вход приемника с тестового генератора то показывает правильную мощность.
Что еще проверить?

[yurik82 18]

3 часа назад, Sh@dow сказал:

Если соединить два приемопередатчика кабелем то приемник показывает -30dBm.

вышло -12 dBm дошло -30 dBm? 18 дБ потерялось в кабеле, или сбит показометр приемника?

3 часа назад, Sh@dow сказал:

По формуле Фриса затухание на 1 мере -32dB.

-32 dBm получится при Gain = 0 dBi

если взять направленность классического диполя Герца (2.13 dBi) то получится -27 dBm

Если антенны находятся очень близко (3 лямбды это ещё реактивная зона) то коэффициент передачи будет немного отличаться от формулы Фрииса а ДН излучения будет немножко искажаьтся от исходной

 

3 часа назад, Sh@dow сказал:

Не учтена направленность антенн dBi. Не знаю как ее получить из описания.

смотреть диаграмму направленности (раздел 2D Pattern в даташите) и где находится корреспондент на этой диаграмме. у диполей/штырей диаграмма имеет форму блинчика/тора, с максимумом в горизонт и провалами вверх и вниз. провалы могут превышать 10 дБ на каждом конце)

Например два идеальных диполя Герца если расположить на расстоянии 1 метр в горизонт, то коэффициент передачи будет -28.2 dB (бликий к формуле Фрииса, 1.2 дБ разницы)

А если расположить соосно (один над другим если вертикально ориентированы) то -51.2 dB, 23 дБ ослабление

 

Кроме того, ДН всегда указывают для той поляризации в которой заявлена антенна. Если у корреспондента антенна ориентирована не в той же поляризации, то получаете ещё дополнительную кросс-поляризационную развязку

AT86RF215M это антенна для монтажа на металлический корпус, который является неотъемлемой частью результирующей антенны. От формы этой земляной подложки и места расположения штиря на ней - будет зависеит итоговая ДН антенны (и в некотрой мере даже и поляризация, чистую вертикальную поляризацию можно получить только если земляной полигон зеркально симметричный относительно штыря. Если вцепить где-то на угол ящика - и ДН и поляризация будут непредсказуемые, с рандомными выпучиваниями и провалами в разные стороны

Изменено 16 июня, 2023 пользователем yurik82

[Sh@dow 0]

>>вышло -12 dBm дошло -30 dBm? 18 дБ потерялось в кабеле, или сбит показометр приемника?

Выходит так. Не может столько на кабеле теряться. Там и не кабель а SMA переходник.
Что то не так.

>>-32 dBm получится при Gain = 0 dBi

Да. В своих расчетах я не учел направленность антенны. 
Но даже она не может столько унести.

>>Если антенны находятся очень близко (3 лямбды это ещё реактивная зона) 
то коэффициент передачи будет немного 
отличаться от формулы Фрииса а ДН излучения будет немножко искажаьтся от исходной

На 868MHz лямбда это 34см. А три это чуть больше метра. 
Как раз на метре меряю может в этом дело?

>>AT86RF215M это антенна для монтажа на металлический корпус, 
который является неотъемлемой частью

Имеешь ввиду не AT86RF215M (это трансивер) а антенну из даташита?
У нее SMA разьем. Тоесть я так понимаю ее надо накручивать на плату.
А причем тут металл? Может имеется ввиду полигон вокруг SMA разьема 
(на который накручивается антенна) на плате?

Ладно антенна это одна проблема. А другая в том что от тестового генератора 
при подаче на вход болучается большая разница которую показывает приемник.
Сегодня подал от тестового генератора сигнал на вход приемника.
Входная мощность -12dBm. Показывает -14. 
Хотя если учесть что при S11=-6dB тоесть 70% мощности проходит то
должно показывать -13.5
Значит надо заняться согласованием на 50 ом.

Мне не понятно зачем нужен этот конденсатор.
Вот схема (как в оценочной плате).
Зачем нужен конденсатор C8? 
Для убирания постоянной состовляющей?
Я впаял какой надо но может есть смысл заменить его на RF конденсатор?
Есть такие. С низким ESR.

[yurik82 18]

4 часа назад, Sh@dow сказал:

Как раз на метре меряю может в этом дело?

Я просто уточнил что на малых расстояниях формула Фрииса неточна. В даном случае неточность в вашу пользу (взаимосвязь за счет близости даже на 1.2 дБ лучше чем была бы в открытом пространстве)

 

4 часа назад, Sh@dow сказал:

Тоесть я так понимаю ее надо накручивать на плату.
А причем тут металл?

металлический корпус изделия, который работает как вторая половина антенны. от формы, размеров и положения в пространстве этой второй половины будут зависеть:

• поляризация
• ДН
• КСВ

Вот пример как антенна 2.4 ГГц (Bluetooth) прикручена к бытовому УМЗЧ FX-Audio D802C Pro

Форма, размеры и ориентация корпуса и этой пипетки относительно корпуса влияют на все три перечисленные свойства антенн

 

В даташите к аналогичной антенне от Mouser

https://eu.mouser.com/datasheet/2/238/ant-868-cw-rah-1506908.pdf

написано 

Цитата

The size and location of the ground plane relative to the antenna will affect the overall performance of the antenna in the final design. When used in conjunction with a ground plane smaller than that used to tune the antenna, the center frequency typically will shift higher in frequency and the bandwidth will decrease.

The proximity of other circuit elements and packaging near the antenna will also affect the final performance.

For further discussion and guidance on the importance of the ground plane counterpoise, please refer to Linx Application Note AN-00501: Understanding Antenna Specifications and Operation.

Изменено 17 июня, 2023 пользователем yurik82

[Sh@dow 0]

yurik82 большое спасибо за наводку.

Сделаю эксперимент с землянным экраном.

[spirit_1 5]

График измерения расчета усиления  пары пачевых антенн на 915 мгц  по Фрису

 

Расстояние от 0.5 до 1.6м  по горизонтали

Т.е для каждого расстояния мерялось затухание между антеннами и расчитывалось усиление  пары антенн деленное на 2

максимум  гдето на 1 м

 

 

[uve 7]

Шадоу, подумайте ещё вот над чем. В ПДФ антенн указан КПД 0.61, vswr -3, усиление 2 дБи. Т.о. усиление очевидно указано для пикового выброса в каком то направлении. Такое усиление должен иметь полноразмерный полуволновой диполь длиной около 17 см. Т.е. потери при передаче будут значительно больше чем Вы рассчитали.

[Sh@dow 0]

On 6/21/2023 at 11:58 AM, uve said:

Шадоу, подумайте ещё вот над чем. В ПДФ антенн указан КПД 0.61, vswr -3, усиление 2 дБи. Т.о. усиление очевидно указано для пикового выброса в каком то направлении. Такое усиление должен иметь полноразмерный полуволновой диполь длиной около 17 см. Т.е. потери при передаче будут значительно больше чем Вы рассчитали.

uve тоесть получить такое усиление можно если сорентировать антены в том направлении в котором максимальное усиление?

[uve 7]

Да, это направление лучше всего определить индикатором напряжённости поля, заодно определите ориентацию линейной поляризации.

 

[UART 22]

На рабочей частоте показывает S11 =  -6dB.
По таблице это означает что 70% мощности передается в антенну.

Это не значит... это означает что у вас выход рассогласован от 50 Ом. Какое волновое сопротивление вы измерили? 

у антенны свой S11 есть. Его измеряли? у вас может все 50% мощности теряется. 

Грубо говоря, у вас рассогласован передачик и антенна, приемная антенна и приемник. 

и на всех этих участках свои потери. 

по вашей схеме нужно выпаять С8 и туда подключить ВАЦ (есессно сделать калибровку SOL) и измерить тракт с прикрученной антенной. 

Далее подбирать номиналы компонентов Пи цепи (С22, R9, C7) на волновое сопротивление 50 Ом.

Но учтите, что нужно еще смотреть КСВ антенны на нужной вам частоте и полосу... 

[Sh@dow 0]

Здраствуйте UART. Спасибо за ответ.

Думал замерить но не нет пока возможности.

Проблема в том что значения все время меняются в зависимости от того как расположен кабель и антена.

VNA лежит на столе. От него идет кабель. 

Если прикрутить антену к кабелю и держать руками кабель то все сильно меняется.

Как я понял надо антену разместить на штативе возле а кабель аодвести к входу VNA и не трогать.

Может на следующей неделе найду штатив. Проверю.