Антенны на 433, усиление Опции

[rat]

День добрый. Использую с SIM20 два типа антенн - обычную штыревую 50мм 1dBi и чип антенну ANT-433-SP -8,6dBi. Дальность при обоих видах антенн ~200 м при прямой видимости. Это нормально? Усиление же разное. Попробовал использовать 175мм штыревую антенну 2.5dBi, получил прирост дальности ~20%. Вопросы:
1. Почему дальность при использовании штыревой 50мм 1dBi и чип антенны ANT-433-SP -8,6dBi одинаковы?
2. Почему такой маленький прирост дальности при существенном увеличении длины антенны?
Свои мысли по этому поводу есть, но опыта работы с RF мало, потому хотелось бы услышать мнение более опытных коллег.

[Owl_]

Есть шанс, что параметры перечисленных Вами антенн получены путем моделирования и при том, указаны параметры в самом лучшем варианте в каких-то самых хороших условиях. А стабильность параметров от внешних условий для укороченных антенн невысока. Поэтому какие реальные получились параметры остается только измерить или гадать.
По-поводу последней антенны с вибратором 175 мм, то - это, я так понимаю, один вибратор, а где второй? Т.е., если предполагать, что эта антенна типа "Ground Plane", то есть-ли адекватная земля для этого вибратора (штыря)? И общий фактор, который зачастую решающий - это согласование антенны с приемо-передатчиком. Насколько там все хорошо?

[rat]

Есть шанс, что параметры перечисленных Вами антенн получены путем моделирования и при том, указаны параметры в самом лучшем варианте в каких-то самых хороших условиях. А стабильность параметров от внешних условий для укороченных антенн невысока. Поэтому какие реальные получились параметры остается только измерить или гадать.
По-поводу последней антенны с вибратором 175 мм, то - это, я так понимаю, один вибратор, а где второй? Т.е., если предполагать, что эта антенна типа "Ground Plane", то есть-ли адекватная земля для этого вибратора (штыря)? И общий фактор, который зачастую решающий - это согласование антенны с приемо-передатчиком. Насколько там все хорошо?

В качестве земли для 175 мм вибратора использовал 80 мм металлическую полосу, вполне возможно, что она не совсем адекватна, но увеличение не допускается заказчиком. Согласование - 50-омные линии, но в случае со 175 мм антенной - 20мм МГТФ. Степень согласования (КСВ) - больное место, пока нет возможности измерить.

[saab]

День добрый. Использую с SIM20 два типа антенн - обычную штыревую 50мм 1dBi и чип антенну ANT-433-SP -8,6dBi. Дальность при обоих видах антенн ~200 м при прямой видимости. Это нормально? Усиление же разное. Попробовал использовать 175мм штыревую антенну 2.5dBi, получил прирост дальности ~20%. Вопросы:
1. Почему дальность при использовании штыревой 50мм 1dBi и чип антенны ANT-433-SP -8,6dBi одинаковы?
2. Почему такой маленький прирост дальности при существенном увеличении длины антенны?
Свои мысли по этому поводу есть, но опыта работы с RF мало, потому хотелось бы услышать мнение более опытных коллег.

Зависимость квадратичная 10 раз по мощности & гейну 3 раза по расстоянию, это при условии что данные по антеннам достоверные или в диапазоне нет заградительных помех или чего то искажающего цифровой поток. А у штыря гейн, в зависимости от противовеса, может гулять в диапазоне до 4dBi.
на картинке 5/8 lambda 7dBi

Сообщение отредактировал saab - May 23 2014, 04:33

[old_boy]

Добрый день, rat,

но в случае со 175 мм антенной - 20мм МГТФ

между радиомодулем и антенной? Если возможно, выложите эскиз - как все собрано и соединено, или в ЛС. Какие требования к дальности, габаритам и что на приемном конце радиолинии?

[Aner]

Ничего не написали про КПД антенн, понятно что с согласованием у вас туго, что важно при сравнении. Но так же важно и расположение антенны относительно земли, высота. Поскольку зоны френеля и дальность будут меняться с высотой расположения антенны относительно земли на ваших трассах. Из опыта скажу, что это мало при таких антеннах. Есть у вас потери ~3...4 dBi. Обычно уверенный прием на 500 меторов при 1,5 Метрах от земли получалось от этих модемов SIM20 на основе чипа Si4432.

[rat]

Добрый день, rat,



между радиомодулем и антенной? Если возможно, выложите эскиз - как все собрано и соединено, или в ЛС. Какие требования к дальности, габаритам и что на приемном конце радиолинии?

Да, между радиомодулем и разъемом антенны. Дальность как всегда - чем дальше, тем лучше. Габариты вместе с GPS-частью 50х80, все антенны чип, но хотел попробовать внешнюю 175 мм в надежде на удвоение дальности. На приемной части пока SIM20-TE(отладочная плата) с 50 мм штырем 1 dBi, вместо нее планирую попробовать направленную АН-433-Р от радиоканальной сигнализации.

Ничего не написали про КПД антенн, понятно что с согласованием у вас туго, что важно при сравнении. Но так же важно и расположение антенны относительно земли, высота. Поскольку зоны френеля и дальность будут меняться с высотой расположения антенны относительно земли на ваших трассах. Из опыта скажу, что это мало при таких антеннах. Есть у вас потери ~3...4 dBi. Обычно уверенный прием на 500 меторов при 1,5 Метрах от земли получалось от этих модемов SIM20 на основе чипа Si4432.

Для 175 мм антенны конечно мало, а для чип-антенны ANT-433-SP -8,6dBi 200 метров вроде же нормально?

[Aner]

175 мм антенну или не согласовали, или направление основного излучения не по трассе пошло...

[Owl_]

В качестве земли для 175 мм вибратора использовал 80 мм металлическую полосу, вполне возможно, что она не совсем адекватна, но увеличение не допускается заказчиком. Согласование - 50-омные линии, но в случае со 175 мм антенной - 20мм МГТФ. Степень согласования (КСВ) - больное место, пока нет возможности измерить.

Вот 20мм МГТФ и работает как часть антенны.

В условиях, когда конструктив устройства (в данном случае, габариты) ставиться на первое место и хочется достигнуть предельных параметров канала связи, то нужно сначала, хотя бы промоделировать корпус устройства и основных конструктивных элементов с подбором подходящей антенны. И на основе этих результатов определять вписываетесь-ли Вы в остальные граничные условия. Если нет, то возможно, подбирать более подходящий диапазон радиоканала. Смотрите, обыкновенный сотовый телефон - штука надежная и хорошо отработанная. У меня габариты телефона 110х50х15 мм (конечно, есть и меньше), а диапазон работы в районе 900 МГц, т.е. длина волны в два раза короче. А у телефонов на 450 МГц обычно антенна не вписывается в габарит. Если Вам некому спроектировать антенно-фидерную часть устройства, то поковыряте готовые хорошо работающие устройства - это даст Вам какой-нибудь прицел на возможные решения.

[rat]

175 мм антенну или не согласовали, или направление основного излучения не по трассе пошло...

Сам так же думаю. Первый раз с радиоканалом связался, опыта нет фактически, только институтская теория.

[saab]

Сам так же думаю. Первый раз с радиоканалом связался,

Вам тогда в политику, как Немцову. Он аккурат специализировался: физика распространения радио и прочих прапаганд волн.
http://ufn.ru/ufn85/ufn85_9/Russian/r859e.pdf

Сообщение отредактировал saab - May 23 2014, 06:43

[rat]

Вам тогда в политику, как Немцову. Он аккурат специализировался: физика распространения радио и прочих волн.
http://ufn.ru/ufn85/ufn85_9/Russian/r859e.pdf

Это роль ругательная и попрошу ее ко мне не применять©

[old_boy]

Сам так же думаю. Первый раз с радиоканалом связался, опыта нет фактически, только институтская теория.

Ничего страшного здесь нет, используйте на прием АН-433. У неё заявленный КУ не менее 10-ти дБ. Получите увеличение дальности приблизительно в три раза, учитывая то, что сейчас у вас используется штырь длиной 50 мм. Он может быть и согласован, но уступает четвертьволновому (175 мм) 2-3 дБ за счет меньшей действующей длины.

А для согласования штыря с модулем SIM20 желательно сбросить эскиз или фото вышей конструкции (можно в Painte), размер вы указали - 50х80 мм, а толщина - ? И хорошо , если бы этот размер был бы в качестве GROUND, т. е. металлизация. Я смог бы в HFSS промоделировать конструкцию, оценить импеданс антенны и дать рекомендации по согласованию.

Хотя при использовании направленной приемной антенны АН-433 может быть вам бы хватило ЧИП антенны ANT-433-SP на передающем конце...

[Proffessor]

Использую с SIM20 два типа антенн - обычную штыревую 50мм 1dBi и чип антенну ANT-433-SP -8,6dBi. Дальность при обоих видах антенн ~200 м при прямой видимости. Это нормально? Усиление же разное. Попробовал использовать 175мм штыревую антенну 2.5dBi, получил прирост дальности ~20%. Вопросы:
1. Почему дальность при использовании штыревой 50мм 1dBi и чип антенны ANT-433-SP -8,6dBi одинаковы?
2. Почему такой маленький прирост дальности при существенном увеличении длины антенны?

В даташите на антенну ANT-433SP усиление вообще не указано. Откуда цифра 8,6dBi? указана лишь электрическая длина 1/4. Значит она и по усилению должна быть как четвертьволновый штырь - около 0dBi.
Вообще прирост коэффициента усиления и соответственно дальности возможен не за счет увеличения длины штыря, а за счет направленных свойств, а это влечет за собой усложнение конструкции антенны.

[saab]

Это роль ругательная и попрошу ее ко мне не применять©

Хорошо как скажешь. Спешл фор юу.
Использовал RFM-22 на 868МГц четверьть волны штырь и все это
поместил в уголковый отражатель, получил 3-4раза увеличение дальности. Размеры поболее
лямды угол раскрыва 30-40* расстояние до уголка 0.15-0.2 лямбды. Для вашего диапазона
где то метр но это может быть фольга сеточка и тп.

[rat]

Ничего страшного здесь нет, используйте на прием АН-433. У неё заявленный КУ не менее 10-ти дБ. Получите увеличение дальности приблизительно в три раза, учитывая то, что сейчас у вас используется штырь длиной 50 мм. Он может быть и согласован, но уступает четвертьволновому (175 мм) 2-3 дБ за счет меньшей действующей длины.

А для согласования штыря с модулем SIM20 желательно сбросить эскиз или фото вышей конструкции (можно в Painte), размер вы указали - 50х80 мм, а толщина - ? И хорошо , если бы этот размер был бы в качестве GROUND, т. е. металлизация. Я смог бы в HFSS промоделировать конструкцию, оценить импеданс антенны и дать рекомендации по согласованию.

Хотя при использовании направленной приемной антенны АН-433 может быть вам бы хватило ЧИП антенны ANT-433-SP на передающем конце...

Присоединил фотку. Выглядит ужасно, конечно, но макет есть макет... К выходу SIM20 МГТФ соединен с антенной, антенный разъем прикручен к металлической полосе 80 мм. Предполагалось, что она будет выполнять роль "противовеса".

Эскизы прикрепленных изображений

 

[old_boy]

Присоединил фотку. Выглядит ужасно, конечно, но макет есть макет... К выходу SIM20 МГТФ соединен с антенной, антенный разъем прикручен к металлической полосе 80 мм. Предполагалось, что она будет выполнять роль "противовеса".

спасибо, ну исходные данные есть...

вот эти проводочки МГТФ на частоте 430 МГц имеют индуктивность, порядка 0,03-0,05 мкГн, т.е. XL~100-150 Ом. По КСВ это 2-3. Это, конечно, не такое страшное рассогласование (30% мощности на отражение), но в расстоянии можете потерять процентов 10. Все же кардинальное решение - это использование направленной приемной антенны, тогда может быть вполне достаточно передающей ЧИП антенны ANT-433-SP, специально спроектированной под этот модуль.

Промоделирую, отпишусь...

[EVS]

В даташите на антенну ANT-433SP усиление вообще не указано.

Да ну?

[Proffessor]

Да ну?

Оказывается, даташитов на одно и то же изделие существует несколько. И все же!
Обратите внимание, там со знаком минус: -8,6dBi, а это, согласитесь, даже не 0. Вполне реальная цифра для такой фитюльки.

Сообщение отредактировал Proffessor - May 23 2014, 10:02

[rat]

Оказывается, даташитов на одно и то же изделие существует несколько. И все же!
Обратите внимание, там со знаком минус: -8,6dBi, а это, согласитесь, даже не 0. Вполне реальная цифра для такой фитюльки.

Эта фитюлька с -8,6dBi дает дальность 200м, как и 50мм штырь, который 1dBi, что меня и удивило. Видимо штыревая хуже согласована.

[quote name='old_boy' post='1257749' date='May 23 2014, 17:48']спасибо, ну исходные данные есть...

вот эти проводочки МГТФ на частоте 430 МГц имеют индуктивность, порядка 0,03-0,05 мкГн, т.е. XL~100-150 Ом. По КСВ это 2-3. Это, конечно, не такое страшное рассогласование (30% мощности на отражение), но в расстоянии можете потерять процентов 10. Все же кардинальное решение - это использование направленной приемной антенны, тогда может быть вполне достаточно передающей ЧИП антенны ANT-433-SP, специально спроектированной под этот модуль.

Промоделирую, отпишусь...



Отдельное и большое спасибо

[Aner]

Еще отмечу, что эти фитюльки для малых растояний. Помните, что если геометрические размеры укороченных, резонансных антенн меньше 1/4 длины, то и "черпают" они из пространства пропорционально меньше энергии на трассах. Что сокращает дистанцию уверенного према/передачи, конечно если мы при этом сравнении учитываем направленные свойства антенн, их усиление.

[old_boy]

Присоединил фотку. Выглядит ужасно, конечно, но макет есть макет... К выходу SIM20 МГТФ соединен с антенной, антенный разъем прикручен к металлической полосе 80 мм. Предполагалось, что она будет выполнять роль "противовеса".

вот эти проводочки МГТФ на частоте 430 МГц имеют индуктивность, порядка 0,03-0,05 мкГн, т.е. XL~100-150 Ом. По КСВ это 2-3. Это, конечно, не такое страшное рассогласование (30% мощности на отражение), но в расстоянии можете потерять процентов 10. Все же кардинальное решение - это использование направленной приемной антенны, тогда может быть вполне достаточно передающей ЧИП антенны ANT-433-SP, специально спроектированной под этот модуль.

Промоделирую, отпишусь

Вот результаты моделирования в HFSS для противовеса 80 мм (как на макете) и 125 мм (идеальный вариант). В первом случае КСВ=3,5 и КПД при этом 0,7, т.е. потеряете -1,5 дБ. Во втором случае хорошее согласование с КСВ=1,25, но это не устраивает заказчика.

Для улучшения согласования с противовесом 80 мм (если есть очумелые ручки) можно изготовить маленькую платочку со схемой между выходом радиомодуля и антенным разъемом.




При этом необходимо обеспечить хорошую землю между корпусом и модулем и минимально короткие соединения. Сделать это довольно не просто







если интересуют сами проекты - могу загрузить...

[rat]

Вот результаты моделирования в HFSS для противовеса 80 мм (как на макете) и 125 мм (идеальный вариант). В первом случае КСВ=3,5 и КПД при этом 0,7, т.е. потеряете -1,5 дБ. Во втором случае хорошее согласование с КСВ=1,25, но это не устраивает заказчика.

Для улучшения согласования с противовесом 80 мм (если есть очумелые ручки) можно изготовить маленькую платочку со схемой между выходом радиомодуля и антенным разъемом.




При этом необходимо обеспечить хорошую землю между корпусом и модулем и минимально короткие соединения. Сделать это довольно не просто

если интересуют сами проекты - могу загрузить...

Спасибо огромное

А что за программа моделирования? Если можете, выложите пожалуйста проекты ) Еще раз спасибо большое )

[old_boy]

Спасибо огромное А что за программа моделирования? Если можете, выложите пожалуйста проекты ) Еще раз спасибо большое )

HFSS v.14.01 - симулятор ВЧ структур, на форуме по этой программе есть отдельная ветка.

 433_box_80_120mm.rar ( 17.72 килобайт ) Кол-во скачиваний: 51


Ansoft Designer 5.0 - программа моделирования ВЧ устройств (цепей, схем, систем...)

 433_impednce_matching_80mm.rar ( 20.31 килобайт ) Кол-во скачиваний: 41


Файл данных в формате Touchstone (*.S1p), полученный в результате моделирования ВЧ структуры (box & antenna) в программе HFSS, является исходным для согласования выхода радиомодуля с импедансом антенны ...

Сообщение отредактировал old_boy - May 27 2014, 04:27

[rat]

HFSS v.14.01 - симулятор ВЧ структур, на форуме по этой программе есть отдельная ветка.

 433_box_80_120mm.rar ( 17.72 килобайт ) Кол-во скачиваний: 51


Ansoft Designer 5.0 - программа моделирования ВЧ устройств (цепей, схем, систем...)

 433_impednce_matching_80mm.rar ( 20.31 килобайт ) Кол-во скачиваний: 41


Файл данных в формате Touchstone (*.S1p), полученный в результате моделирования ВЧ структуры (box & antenna) в программе HFSS, является исходным для согласования импеданса антенны с выходом радиомодуля...

Спасибо )