Конструирование антенн в виде печатного проводника

Очень интересует информация о расчете антенн (передающих) в виде печатной рамки, проводника и т.п. В частности, беспокоит вопрос о возможности реализации такой антенны для диапазона FM (микропередатчик на базе BH1417А без усилителя мощности). у меня есть большие сомнения в том, что антенна на указанный диапазон в виде печатного проводника:
а) будет достаточно эффективна, чтобы обеспечить передачу на расстояние в несколько десятков метров (прием на обычный миниатюрный FM-приемник)
б) будет иметь небольшие габариты (ориентир - площадь батарейки КРОНА)

развейте сомнения, или наоборот...

Сомнения верные. Спиралька получше будет наверно.

Антенны печатные с расчетами и примеры для массштабирования на страничках трансиверов типа cc1100
http://ti.com и в апноутах микрочипа для rfPIC

Если бы не ограничения по приемнику то правильно ИМХО это применить трансиверы cc2500 http://ti.com или сс2550 с 8051 МК внутри с 32 кб флэши

В библиотеке в моей домашней страничке есть отличная книга по антеннам - автор Ротхамель.

ARV писал(а):Очень интересует информация о расчете антенн (передающих) в виде печатной рамки, проводника и т.п.

Много экспериментировал с рамочными антеннами на частоте 40 мгц.
За основу взял эту статью. Вся настройка сводилась к настройке её в резонанс подстроечным конденсатором.
http://www.cqham.ru/ant_mr.htm
Правда причина была другая. Нужно было избавиться от мультипликативной помехи. Она в основном имеет электрическую составляющую и очень мешала когда передатчик и приёмник находились в в окружении бытовых приборов, телевизор, компьютер, включённые в сеть тиристорные регуляторы.. Вот помеха.
http://s43.radikal.ru/i102/0809/c5/7a1f81030dbf.jpg
Проявлялась, что когда идёт одна несущая без модуляции, в приёмнике прослушивается фон 50 гц. И это при батарейном питании.
Делал макеты с использованием рамочных антенн. Размер рамок 12см на 6 см и впоследствии с рамками 8 см на 4 см.
http://s43.radikal.ru/i099/0809/e3/af856d69a091.jpg
Результат положительный. Т.е. при сравнимых размерах антенн например, штыревой порядка 20 см и такой рамкой, рамочная антенна оказалась более эффективной, а мультипликативная помеха уменьшилась в десятки раз. Вот здесь сверху передатчик с рамкой.
http://s57.radikal.ru/i157/0809/65/02dc5a177d95.jpg
В итоге получилось, что если нужна связь внутри помещения, при этом размер антенн ограничен, то рамочная антенна более эффективна во всех отношениях.
Недостаток, что узкополосна. Требует точной настройки на частоту в моём случае подстроечным конденсатором. Антенна мало расстраивалась даже если касаться её рукой.
В Вашем случае конечно лучше бы попробовать на макете.
Приёмник какой?
На 174ХА34 ?

1. у меня нет возможности штудировать книги и многочисленные справочники, хотя я понимаю, что систематические знания лучше... но такова реальность...
2. приемник - любой обычный (скажем, те, которые встроены в телефоны, китайские "балалайки", MP3-плейеры карманные и т.п.) предполагается, что такой приемник уверенно должен принимать стереосигнал на удалении не меньше 10 м (а хотелось бы до 50)
3. габариты КРОНЫ - не случайны. сантиметр отклонения допустим, но тут еще нет точных критериев...

волнует следующее: слышал, что рамочные печатные антенны довольно узкополосны, как она себя поведет во всем FM-диапазоне? как она будет "взаимодействовать" со всякими руками, столами, телевизорами, компьютерами и т.п. - т.е. всем тем, в непосредственной близости от чего она будет работать? С собственно самой схемой девайса как она будет дружить?

ARV писал(а): рамочные печатные антенны довольно узкополосны, как она себя поведет во всем FM-диапазоне?

По моим экспериментам определил, что можно добиться полосы без перестройки в этом диапазоне в пределах 1 мгц. Т.е. перекрыть весь диапазон без перестройки проблематично. Она конечно будет работать , но неравномерность будет очень большая.
Но следует учитывать, что короткая штыревая антенна спиральная или с удлиняющей катушкой тоже довольно узкополосна. Чем сильнее укорочение, тем уже полоса. Правда она будет шире, чем у рамочной раза в два.

ARV писал(а): как она будет "взаимодействовать" со всякими руками, столами, телевизорами, компьютерами и т.п. - т.е. всем тем, в непосредственной близости от чего она будет работать?

В этом смысле она намного лучше себя ведёт. Это и было моей главной причиной перехода на такие антенны.

ARV писал(а):С собственно самой схемой девайса как она будет дружить?

Нужно учитывать, что на антенне получается ВЧ напряжение в несколько десятков вольт. Может спалить выходной транзистор в микросхеме.
Я бы так подсоединил. Подстроечники 6/30 пф.
Насчёт дальности 50 метров, я бы добавил усилитель мощности на КТ368 + один резистор + один конденсатор.

Вложения

2.JPG: (82.19 KiB) Скачиваний: 847

aen писал(а):
ARV писал(а): рамочные печатные антенны довольно узкополосны, как она себя поведет во всем FM-диапазоне?

По моим экспериментам определил, что можно добиться полосы без перестройки в этом диапазоне в пределах 1 мгц. Т.е. перекрыть весь диапазон без перестройки проблематично. Она конечно будет работать , но неравномерность будет очень большая.

Дык, варикапную матрицу на неё повесить! А узкополосная - ЭТО ХОРОШО!!! Она будет функцию входного преселектора выполнять! :)))

Ему такую антенну нужно в передатчик. Там варикапы не прицепишь. Писал уже, что ВЧ напряжение на рамке десятки вольт.
Да и не подходит ему вариант с перестройкой.

aen, спасибо, кое-что проясняется. теперь такой вопрос: как эту рамку рассчитывать? или сделать виток по периметру платы как уж выйдет и потом согласовывать подстроечником? можно подстроечник ставить со стороны "холодного" конца витка, т.е. на земле, чтобы при подстройке не влияла отвертка? по каким критериям, кроме "дальности" приема можно судить о настройке антенны?

Я настраиваю с помощью подручных средств. В резонанс рамку настроить намного легче, чем штыревую антенну, т.к. мерить нужно напряжения ВЧ, а не ток, как в случае штыря.
По сути рамка это обычный колебательный контур. Настраивается в резонанс по максимуму ВЧ напряжения на контуре. Индуктивность этого контура зависит от размера рамки. Размер у нас уже задан, значит остаётся подбирать ёмкость. Но кроме настройки в резонанс нужно ещё её согласовать. При правильном согласовании она будет излучать максимальную мощность.
Сначала настроим резонанс. Непосредственно к рамке припаиваем высокочастотный диод. Я обычно КД503. Можно другой. Критерий, маленькая ёмкость p-n перехода. Там ещё резистор и конденсатор. Дальше я на осциллограф с открытым входом. Меряем постоянное (выпрямленное ВЧ) напряжение. С1 на максимум ёмкости, т.е. связь с передатчиком минимальна. С помощью С2 настраиваемся в резонанс, т.е. максимальное напряжение. Оно должно быть несколько вольт. Резонанс довольно острый.
Теперь хоть как то подручными средствами по регулировать согласование. Делаем детекторный приёмник, катушка с удлинённым витком. Его тоже к осциллографу. У него желательно в качестве ёмкости поставить подстроечник. Сердечник или из ВЧ феррита и латунный (медный, аллюминевый). Наша задача настроить зтот пробник тоже в резонанс. Ставим рядом с рамкой и крутя подстроечник и меняя при необходимости сердечник, настраиваем его на максимум. Настройка довольно острая. Теперь с помощью его подрегулируем связь антенны с передатчиком. Ставим его в на расстоянии 10 см. Запоминаем показания. Увеличиваем связь антенны с передатчиком, т.е. уменьшаем С1. Рамка расстраивается и её подстраиваем в по максимуму с помощью С2. Смотрим показания и если они увеличились, то снова уменьшаем С1, подстраиваем С2. В идеале должен быть максимум, который не всегда и найдёшь. Приходится идти на компромисс и останавливаться на достигнутом. Нужно следить, что бы при настройке на максимум подстроечники не становились в максимум ёмкости или минимум, т.е. в крайние положения. Это значит их пределов не хватает. Проверить просто. Если пределов хватает, то при вращении подстроечника на 360 градусом мы найдём два одинаковых максимума. Это значит наши подстроечники не стоят в крайних положениях. При настройке согласования максимумы тупые. Не нужно стремиться к «идеалу» при настройке согласования. Настройка в резонанс важнее.
Теперь о не о чем хорошем. Вся твоя схема находиться внутри рамки, т.е. в её сильном поле. Это может привести к нежелательным паразитным связям со схемой. Самое первое может возникнуть самовозбуждение и кто его знает, что ещё. Нехороший признак, когда крутишь и вдруг показанмя изменяются скачком. Возможное самовозбуждение схемы. Иногда приходиться идти на компромис и точно не настраивать, оставлять немного растроенной.
Я бы сначала проверил передачу со штыревой антенной и принял это за точку отсчёта. Вобщем главное в принцип вникнуть. Резонанс контура с рамкой и оптимальная связь с передатчиком. При слабой связи недобор мощности, при слишком сильной уменьшится добротность рамки и тоже уменьшение излучаемой мощности. Но как говорил, особо заморачиваться с согласованием не нужно. «Микроны» не лови, но в резонанс настрой.

Вложения

1.JPG: (50.58 KiB) Скачиваний: 841