Поясните спектрограмму Опции

[kolobochishe]

Всем доброго дня Собрал радиопередачик на 433 МГц на основе радиомодуля RFM12BP

Есть 2 спектрограммы
1-ая - передается FSK сигнал 433 МГц. Рука далеко от антенны
2-ая - то же самое - рука близко к антенне

Что с передатчиком происходит? Откуда такой разнообразный спектр.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Valery_Vlad]

Всем доброго дня Собрал радиопередачик на 433 МГц на основе радиомодуля RFM12BP

Есть 2 спектрограммы
1-ая - передается FSK сигнал 433 МГц. Рука далеко от антенны
2-ая - то же самое - рука близко к антенне

Что с передатчиком происходит? Откуда такой разнообразный спектр.

В первом случае нормальная работа, вся мощность излучается антенной (отраженной минимум).
Второй случай, антенна расстроена, часть мощности отражается от антенны, и возвращается в усилитель мощности и проникает на его вход, т.е. на выход подстраиваемого генератора и изменяет его (режим ) частоту, так, что фапч уже не может вернуть частоту на место.
В первом случае частота стоит на месте, а во втором случае уменьшилась до 410 МГц примерно, и в спектре появились гармоники кратные опорному генератору.

Сообщение отредактировал Valery_Vlad - Dec 2 2011, 12:23

[kolobochishe]

а как с этим бороться? проявляется почему-то в режиме пониженных мощностей. Точнее в модуле есть команда на заданную мощность, а уж как он ее уменьшает, я не знаю. Вот в режиме минус 15дБм это появляется постоянно. Иногда картина спектра вообще ужасная. А в режиме 0дБм (максимум мощности) - изредка, только если антенну зажать рукой плотно у основания

[Valery_Vlad]

Какая у вас антенна и каким кабелем присоединена к передатчику?

Сообщение отредактировал Valery_Vlad - Dec 2 2011, 12:32

[ЮВГ]

2-ая - то же самое - рука близко к антенне

Что с передатчиком происходит? Откуда такой разнообразный спектр.

Воспользуйтесь гуглем и почитайте про зоны Френеля. Это если хотите разобраться. А так - не суйте препятствия в ближнюю зоны антенны - чудеса обеспечены.

[kolobochishe]

Антенна 50 Ом. В прикрепленном файле
Кабеля нет. Трассировка. Плата на рисунке

Эскизы прикрепленных изображений

 

Прикрепленные файлы

 ant_433_cw_hwr_xxx.pdf ( 92.94 килобайт ) Кол-во скачиваний: 48

 

[Valery_Vlad]

Воспользуйтесь гуглем и почитайте про зоны Френеля. Это если хотите разобраться. А так - не суйте препятствия в ближнюю зоны антенны - чудеса обеспечены.

Не будьте так категоричны, здесь есть проблема согласования, согласование ухудшается при уменьшении мощности. Нужно разбираться подробнее.

[kolobochishe]

Проблема в том, что схемотехнику модуля я и не знаю, и не могу изменить. И, пока читал описание на модуль, видел там фразу, что система AFC (Auto Frequency Control) компенсирует влияние человеческого тела. А похоже что не компенсирует. Или влияние слишком сильное. Или настроил неправильно

[Valery_Vlad]

Антенну я не понял, ей нужен противовес или нет?

[EVS]

Ну вообще-то эта четвертушка является Антенной (с Б.буквы) исключительно при установке в центр мет.листа 10x10см. А что у вас?

[kolobochishe]

А так - не суйте препятствия в ближнюю зоны антенны - чудеса обеспечены.

А как же рации на этот диапазон? Работают в любом положении. И рядом с рукой и на столе "в одиночестве"

Ну вообще-то эта четвертушка является Антенной (с Б.буквы) исключительно при установке в центр мет.листа 10x10см. А что у вас?

Вы про фразу

Electrical specifications and plots measured on 4.00” x 4.00” reference ground plane

?

Нет у меня такой поверхности. Пока без корпуса прибор. Расположение оси антенны - в плоскости платы. На столе так лежит. А вообще все вращается и можно перпендикулярно плате поставить

Антенну я не понял, ей нужен противовес или нет?

У меня только это описание есть. А как определить нужен или нет?

[Valery_Vlad]

У меня только это описание есть. А как определить нужен или нет?

Похоже у вас укороченная антенна, часть полотна антенны выполнены в виде спирали.
Это эквивалентно 1/4 штыря, которому требуется противовес.
Сделайте так, возьмите 173 мм провода и припаяйте к земляному контакту антенного разъема, и поверните провод в противоположную сторону от антенны. Это будет противовес. И посмотрите что из этого вышло.

[kolobochishe]

Сделайте так, возьмите 173 мм провода и припаяйте к земляному контакту антенного разъема, и поверните провод в противоположную сторону от антенны. Это будет противовес. И посмотрите что из этого вышло.

Поменялось в худшую сторону. "Фонит" и на на большой мощности теперь. Теперь надо отходить от модуля, чтобы спектр стал нормальным

Обрезал дорожку к антенне непосредственно у выхода модуля. Допаял другую антенну через кабель. Картина та же. На большой мощности все относительно стабильно. На малой мощности начинаются проблемы...

[Proffessor]

Всем доброго дня Собрал радиопередачик на 433 МГц на основе радиомодуля RFM12BP

Есть 2 спектрограммы
1-ая - передается FSK сигнал 433 МГц. Рука далеко от антенны
2-ая - то же самое - рука близко к антенне

Что с передатчиком происходит? Откуда такой разнообразный спектр.

Судя по виду спектра, здесь происходит паразитная модуляция сигнала из-за самовозбуждения усилителя мощности. Рассогласованный по выходу усилитель мощности передатчика при изменении импеданса антенны теряет устойчивость и начинаются чудеса...
Можно попробовать экранировку - поместить плату радиомодуля в металлическую коробку, оставив отверстие под антенну.

Сообщение отредактировал Proffessor - Dec 2 2011, 13:52

[kolobochishe]

А есть способ сделать усилитель более устойчивым? Как определить, что тракт передачи от выхода модуля до антенны согласован и нет отражения мощности обратно? Т.е. чтобы КБВ был 1. (если, конечно, я правильно выражаюсь)

[Proffessor]

А есть способ сделать усилитель более устойчивым? Как определить, что тракт передачи от выхода модуля до антенны согласован и нет отражения мощности обратно? Т.е. чтобы КБВ был 1. (если, конечно, я правильно выражаюсь)

Вообще для боорьбы с такими явлениями в антенный тракт ставят ферритовый циркулятор, отводящий отраженную мощность в балластную нагрузку, применяется на больших базовых станциях, но в таком компактном и маломощном дивайсе это нереально.
Здесь весь передатчик находится внутри чипа U9 (судя по Вашей картинке) радиомодуля и с ним ничего не поделать. Этим радиомодулем Вы управляете от компьютера по USB? Может в интерфейсе управления кроме регулировки мощности есть включение режима влияния руки? Или регулировка согласования?
Иногда от такого явления спасает инвертор импеданса в виде четвертьволнового отрезка линии (кабеля) с волновым сопротивлением 50-100ом, включенный между передатчиком и антенной. Вместо реальной линии можно применить ее сосредоточенный эквивалент в виде П-образной C-L-C-цепи (индуктивность последовательно, емкости по краям параллельно на землю). Номиналы рассчитываются так, чтобы реактивные сопротивления индуктивности и емкостей были равны требуемому волновому сопротивлению инвертора на рабочей частоте.

Сообщение отредактировал Proffessor - Dec 2 2011, 14:33

[EVS]

Нет у меня такой поверхности.

Ну тогда, простите, полная ж..па.
Ну вот представьте, что вы послушно по всем канонам посчитали четвертьвоновой излучатель на 433MHz, получив длину 173мм (ваша антенна - это то же самое, но с парой завитушек внутри).
И припаяли ее к своей плате/модулю. Размеры этого модуля, для примера, 15мм ширина x 5мм толщина. И посмотрите графики зависимости реальной рез.частоты всей этой конструкции от длины этого модуля и уровень RL на вашей вожделенной частоте:

То бишь при длине платы 62мм вы будете иметь резонанс на 520MHz имея при этом всего лишь 1.2dB RL на ваших заветных 443. Что означает, что излучаете вы всего лишь около 25% мощности, а остальное 75 уйдет обратно. И чем меньше плата, тем все унылее.

[kolobochishe]

Этим радиомодулем Вы управляете от компьютера по USB? Может в интерфейсе управления кроме регулировки мощности есть включение режима влияния руки? Или регулировка согласования?

По SPI. От контроллера.

Нет. Пока я не нашел таких команд для модуля. Программная часть дается производителем на другой, более слабый (10мВт) модуль. А в этом добавлен усилитель мощности с цепями согласования

Да... картина не очень. А внешними компонентами можно ведь согласовать? Например емкость поставить в параллель или последовательно.

Вместо реальной линии можно применить ее сосредоточенный эквивалент в виде П-образной C-L-C-цепи (индуктивность последовательно, емкости по краям параллельно на землю). Номиналы рассчитываются так, чтобы реактивные сопротивления индуктивности и емкостей были равны требуемому волновому сопротивлению инвертора на рабочей частоте.

А ссылки на конкретную методику расчета можете указать? Похоже так и придется сделать. Возможно у меня рассогласован участок от модуля к антенне. Я его не рассчитывал. Тоже надо проверить импеданс такой полосковой линии

[Proffessor]

По SPI. От контроллера.
Да... картина не очень. А внешними компонентами можно ведь согласовать? Например емкость поставить в параллель или последовательно.

Для волнового сопротивления 50ом на частоте 433MHz расчетные номиналы инвертора импеданса L=18.4nH, C=7.4pF. Можно поставить в чип-корпусах и на стандартные номиналы 18nH и 7,5pF, разрезав в одном месте дорожку на плате, идущую от чипа U9 до антенного разъема.

Сообщение отредактировал Proffessor - Dec 2 2011, 14:50

[kolobochishe]

понял. т.е. просто Xc = 1/(2*pi*f*C) => C ?

Ну я немного про другое. Помню в университете была работа, где мы рассчитывали дополнительные реактивные элементы, если импеданс антенны не был чисто активным. Т.е. Если знак импеданса был +, то надо было подобрать элемент со знаком импеданса -. Влияние руки - это ведь и есть изменение импеданса антенны?

[Valery_Vlad]

А есть способ сделать усилитель более устойчивым? Как определить, что тракт передачи от выхода модуля до антенны согласован и нет отражения мощности обратно? Т.е. чтобы КБВ был 1. (если, конечно, я правильно выражаюсь)

Подключите вместо антенны резистор 50 и посмотрите реакцию на изменение мощности. Если схема правильная, то все будет нормально.

Сообщение отредактировал Valery_Vlad - Dec 2 2011, 16:01

[Proffessor]

понял. т.е. просто Xc = 1/(2*pi*f*C) => C ?

Ну я немного про другое. Помню в университете была работа, где мы рассчитывали дополнительные реактивные элементы, если импеданс антенны не был чисто активным. Т.е. Если знак импеданса был +, то надо было подобрать элемент со знаком импеданса -. Влияние руки - это ведь и есть изменение импеданса антенны?

Теоретически правильно, но как Вы узнаете реальный импеданс Вашей антенны? У Вас есть практика измерения комплексных сопротивлений? У Вас есть векторный анализатор или, на худой конец Р4-37? То-то. Поэтому придется действовать методом тыка. Если инвертор импеданса не поможет, следующий шаг - экранировка модуля.
Кстати, каким способом Вы подключаете спектроанализатор к выходу передатчика для контроля спектра, не нарушая антенный тракт?

Сообщение отредактировал Proffessor - Dec 2 2011, 15:09

[EVS]

Подключите вместо антенны резистор 50 и посмотрите..

Кстати можно попробовать резистор 500 и не вместо, а параллельно с антенной (а можно и согласованный атт. на 1-2дб). И уменьшать, пока не получшеет. От произвольного рассогласования гарантированно спасает только вентиль и аттенюатор.

[Valery_Vlad]

Кстати можно попробовать резистор 500 и не вместо, а параллельно с антенной (а можно и согласованный атт. на 1-2дб). И уменьшать, пока не получшеет. От произвольного рассогласования гарантированно спасает только вентиль и аттенюатор.

Прикиньте процент стоимости вентиля в копеечном изделии.

[kolobochishe]

Инвертор импеданса не помог. Экранировка не помогла. Замена антенны на другую модель тоже не помогла (но излучаемая мощность возросла).

Кстати, каким способом Вы подключаете спектроанализатор к выходу передатчика для контроля спектра, не нарушая антенный тракт?

Подключил к анализатору спектра антенну того же диапазона. Вход у него согласован, 50 Ом

замена антенны на резистор 50 Ом все исправляет только сигнал маловат

[Valery_Vlad]

Инвертор импеданса не помог. Экранировка не помогла. Замена антенны на другую модель тоже не помогла (но излучаемая мощность возросла).
Подключил к анализатору спектра антенну того же диапазона. Вход у него согласован, 50 Ом
замена антенны на резистор 50 Ом все исправляет только сигнал маловат

Это понятно, антенна перестала излучать (вся мощность рассеивается на 50 Омах), нет положительной обратной связи, нет возбуждения.

[Proffessor]

Инвертор импеданса не помог. Экранировка не помогла. Замена антенны на другую модель тоже не помогла (но излучаемая мощность возросла).

Остается повесить табличку "Руками не трогать!"

Сообщение отредактировал Proffessor - Dec 7 2011, 06:38

[HFSS]

Вентиль по выходу модуля и экранировка всей платки вам помогут. Думаю даже один вентиль решит проблему...

[HFSS]

Вентиль по выходу модуля и экранировка всей платки вам помогут. Думаю даже один вентиль решит проблему...

На такие частоты большой конечно, но вот посмотрите http://faza.donpac.ru/ferrite/pdf/diisocir03_08_300.pdf

А вообще хотелось бы знать параметры вашей линии от выхода модуля до разъёма. (Тощина полоска и толщина диэлектрика отполоска до земляного слоя, ну и собственно кто диэлектрик? )

[kolobochishe]

Мощности совсем не те. Великоват. Послоску я посчитал. Жаль что после трассировки 75 Ом волновое. В общем, пока припаял кабель антенны (уже другой, не поворотной) к выходу модуля. В принципе, получше.

[HFSS]

Мощности совсем не те. Великоват. Послоску я посчитал. Жаль что после трассировки 75 Ом волновое. В общем, пока припаял кабель антенны (уже другой, не поворотной) к выходу модуля. В принципе, получше.

Мощность там указана максимально допустимая, у вас она маленькая, так что вентиль по этому показателю пригоден. Великоват - это да, не спорю.
У меня когда рисуночек ваш смотрел 77 Ом получилось )) ничего не согласовано...