Forum: HF, Funk und Felder Aus Stehwellenverhältnis die Güte berechnen?


von Ralf (Gast)


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Hi,

ich hab hier einen Impedanzanalyzer, der mir das Stehwellenverhältnis 
anzeigen kann. Wenn ich einen Schwingkreis ausmesse, kann ich dann über 
das angezeigte Stehwellenverhältnis die Güte berechnen?

Also bei VSWR = 1.4 die untere/obere Grenzfrequenz ermitteln. Faktor 1.4 
entspricht ~70% (1/1.4), also halbe Leistung im Schwingkreis.

Kann das klappen?

Ralf

von hewlett (Gast)


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Die 3 dB Güte eines auf 50 Ohm gebrachten parallelen oder seriellen 
Schwingkreises erreicht man bei s= 2,6 jeweils ober und unterhalb der 
Resonanzfrequenz gemessen.
Aus H. Nussbaum DJ1UGA "Das neue Magnetantennenbuch"
Selbst gemessen, stimmt exakt mit der Messung der Güte über die 
Resonanzspannung überein.

Wichtig dabei, dies funktioniert nur bei einem (Parallel) Schwingkreis, 
bei dem man den hohen Resonanzwiderstand mit einer Koppelspule oder 
einem Koppel C auf 50 Ohm transformiert.

Mißt man dagegen am hochomigen Parallelschwingkreis mit einem 
hochohmigen Oszi, erspart man sich das Transformieren. Man benötigt aber 
auch einen Messsender um die Resonanzspannung sichtbar zu machen.

von Ralf (Gast)


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Hallo hewlett,

danke für deine Antwort.

> Die 3 dB Güte eines auf 50 Ohm gebrachten parallelen oder seriellen
> Schwingkreises erreicht man bei s= 2,6
Warum sind die 3dB Güte bzw. die Grenzfrequenzen bei VSWR = 2.6 zu 
ermitteln? Wo liegt mein Denkfehler?

> Wichtig dabei, dies funktioniert nur bei einem (Parallel) Schwingkreis,
> bei dem man den hohen Resonanzwiderstand mit einer Koppelspule oder
> einem Koppel C auf 50 Ohm transformiert.
> Mißt man dagegen am hochomigen Parallelschwingkreis mit einem
> hochohmigen Oszi, erspart man sich das Transformieren. Man benötigt aber
> auch einen Messsender um die Resonanzspannung sichtbar zu machen.
Hmm... vielleicht sollte ich erstmal erklären, was ich hier habe:
Es handelt sich um eine RFID-Antenne mit symmetrischem Aufbau (siehe 
Anhang).
Abgestimmt habe ich sie auf 50R bei Trägerfrequenz. Die entsprechenden 
Diagramme kann ich gerne morgen posten.
Die Grenzfrequenzen habe ich bei jeweils halber Impedanz ermittelt. Nur 
würde ich gerne zum Gegenprüfen eben die Güte über den "üblichen Weg" 
ermitteln, also indem ich vorne mit dem Frequenzgenerator reinpuste und 
hinten schaue wann ich jeweils 70% der Spannung bzw. die halbe Leistung 
rausbekomme.
Das Problem ist dass ich nicht weiss wie ich das bei einer symmetrischen 
Antenne realisieren kann. Bei einer GND-bezogenen asymmetrischen Antenne 
ist es klar... :(

Ralf

von Maikh (Gast)


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...
vielleicht vorn über einen Balun speisen, und am Schwingkreis mit einem 
differentiellen FET Tastkopf (mit entsprechendem Vorteiler) messen.
Oder halt nur die halbe Spannung mit einem normalen FET Tastkopf.

Sagemal : was für einen RFID Readerchip benutzt Du ? Will der wirklich 
ein Z von 50R als Last sehen.

vg

Maik

von Ralf (Gast)


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> vielleicht vorn über einen Balun speisen, und am Schwingkreis mit einem
> differentiellen FET Tastkopf (mit entsprechendem Vorteiler) messen.
> Oder halt nur die halbe Spannung mit einem normalen FET Tastkopf.
Hab grad weder Baluns noch FET-Köppe da. Dann werd ich mit Cheffe reden 
und welche bestellen ^^

> Sagemal : was für einen RFID Readerchip benutzt Du ? Will der wirklich
> ein Z von 50R als Last sehen.
Machichmal: Ich hab hauptsächlich LEGIC und Mifare in Verwendung. Was 
ist an 50R verkehrt? LEGIC (asymmetrisch) verwendet 50R und Mifare 
(symmetrisch) will je nach Readerfamilie 40-50R sehen. Einige Varianten 
wollen wohl auch 500R.

Warum fragst du?

Ralf

von Bert 0. (maschinist)


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Na, weil 50R im RFID-Bereich nicht häufig vorkommen, i.d.R. liegt man da 
zwischen 100R und 180R.

Die Güte mißt man am einfachsten mit einem NWA mit einem Sweep von ca. 1 
MHz für L und Rs bis knapp oberhalb der Eigenresonanzfrequenz. Aus dem 
Rp dort kann man das Rp für 13,56 berechnen, zusammen mit dem Rs kommt 
man zur Güte.

Von NXP gibt es mit dem Excel-Chart aus AN1444/1445 eine einfache 
Möglichkeit, sym. RFID Antenne zu berechnen:

http://www.nxp.com/documents/application_note/AN1445_An1444.zip


Gruß...Bert

von Maikh (Gast)


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Hi Ralf und Bert,
mensch - das PDF von NXP ist ja toll. Was ich mir davon mühsam vor 4 
Jahren in meiner Diplomarbeit hergerechnet und gemessen habe - gibts 
hier nochmal in amtlicher Zusammenfassung ;). Und vieles kann ich schon 
bei ersten Querlesen mit gutem Gewissen bestätigen.

Die Frage mit den 50R bezog sich darauf, dass die üblichen 
differentiellen Ausgangsschaltungen von RFID Sendern bei den niedrigen 
vorliegenden Chip Betriebsspannungen eine relativ nidriege Impedanz 
sehen wollen, um maximale Leistung abzugeben. Ich habe hier eher ZL=20R 
im Hinterkopf bei einem 200mW Reader-IC. Und immer schön die EMV im Auge 
behalten - sonst baut man einen ganz tollen Breitband - Kammgenerator ;)

mfg

Maik

von Ralf (Gast)


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@Bert:
Ja, diese AN verwende ich auch. Allerdings kommen mir die Reichweiten zu 
gering vor, also mache ich entweder was falsch oder das Ding gibt 
einfach nicht mehr her...

@Maikh:
Die 20R gelten wohl für einen Halbzweig der Antenne, damit kommst du mit 
beiden auf 40R. Oder verstehe ich da was falsch und meine Reichweiten 
sind deswegen soweit im Keller?

Ralf

von Bert 0. (maschinist)


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Hallo Ralf,

welche Chip verwendest Du denn und welche Reichweite erzielst Du damit?

Es gibt noch ne schöne Appnote zum Überprüfen eines Designs auf Basis 
des PN512, aber einige der beschriebenen Tests sind auch 
allgemeingültig:

http://www.nxp.com/documents/application_note/AN11038.pdf

Damit kannst Du untersuchen, was genau die Ursache Deiner geringen 
Reichweite ist.

Achja, falls Dein Problem immer noch in der Antennenabstimmung liegt: 
Die Werte, die das Excel-Blatt ausrechnet, sind natürlich nur erste 
Ausgangswerte für ein brauchbares Ergebnis.
Um wirklich ein optimales Ergebnis zu erzielen, mußt Du mit VNA und 1:1 
Balun das Anpassnetzwerk und die Antenne in der Zielumgebung analysieren 
und anhand des Smith-Diagramms bewerten, wie Du Dein Anpaßnetzwerk 
verändern mußt.

Die erste NXP-AN, die ich Dir genannt habe, zeigt verschiedene gute und 
schlecht Smithdiagramme und nennt dazu auch die Kondensatoren, die 
jeweils verändert werden müssn.


Gruß...Maschinist

von Ralf (Gast)


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Hi Bernd,

> welche Chip verwendest Du denn und welche Reichweite erzielst Du damit?
Im Einsatz ist der PN512, Karten werden akzeptabel gelesen (aber bei 
weitem nicht die geworbenen "bis zu 100mm"). Die Karten sind auch nicht 
so das Problem, aber ich die Schlüsselanhänger sind mir gefühlt zu 
wenig, da bekomm ich höchstens zwei cm raus. Unglücklicherweise bin ich 
gezwungen die Antenne relativ groß zu halten (etwa Kartenformat), was 
nem Schlüsselanhänger dann natürlich nicht so gut tut :/
Und ein Classic wird logischerweise doch schon aus größerer Entfernung 
gelesen als ein DesFire.

> Damit kannst Du untersuchen, was genau die Ursache Deiner geringen
> Reichweite ist.
Danke, ich schau's mir an. Ich befürchte halt, dass es einfach daran 
liegt, dass die Reader-Antenne nicht zur Tag-Antenne passt...

> Die erste NXP-AN, die ich Dir genannt habe, zeigt verschiedene gute und
> schlecht Smithdiagramme und nennt dazu auch die Kondensatoren, die
> jeweils verändert werden müssn.
Ich hab's exakt so, wie's die AN haben will (allerdings ohne BalUn oder 
sonstwas dazwischen), mit einem Impedanzanalyzer gemessen.
Ich konnte auch schon etwas Reichweite herauskitzeln, aber ich glaub ich 
bin am Limit des PN512 angelangt.

Ralf

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