An alle HF Techniker -> Wie den empfang von dieser GPS Antenne verbessern?

[C. H. (hedie)]

Guten Abend zusammen

Ich habe in eine Projket eine GPS Antenne verbaut.

Ausserhalb des Gehäuses, funktioniert der Empfang ziemlich gut und 
zuverlässig.

Doch sobald ich die Antenne auf den Mikrocontroller klebe, ist der 
empfang sehr schlecht. Schlecht bedeutet, nach ca 3 Minuten knapp 3 
Satelitten sehr schlecht empfangbar. Einen Fix gibt es nie!

Auch nicht nach 1 Stunde!

Ausserhalb des Gehäuses wie gesagt nach ca 50 Sekunden einen Fix und 
nach 2 Minuten 5 Satelitten.

Wie kann ich den Emfang verbessern? Oder weshalb wird dieser überhaupt 
so schlecht?

Verklebt wurde es mit 2-Komponenten Kleber. Kontakt macht das 
Metallgehäuse der antenne keinen.

Hier die Technischen Daten der Antenne laut Hersteller:

Center Frequency: 1575.42MHz  (+- 3MHz)
Bandwith +- 4MHz (Toleranz: +-1MHz)
V.S.W.R in BW: 1.5:1
Gain (Zenith): 0dB (+- 0.5dB)
Polarization: RHCP
Impedance: 50 Ohm
Spannung: 2.2V-5V

Hoffe ihr habt ein paar Ideen :)

Danke schonmal

[Habe ich auch (Gast)]

Ein paar wenig Informationen...

Vielleicht erzeugt der µC Nebenwellen auf der Empfangsfrequenz?
Vielleicht schirmt das Gehäuse zu stark ab?
Vielleicht ist die Ankoppelung an den Empfänger schlecht?
.
.
.

Viele Vielleichts, aber Raten kannst du auch selber.

[oszi40 (Gast)]

Wenn die Antenne in den Störnebel der restlichen Schaltung kommt, wäre 
eine Abschirmung zu überlegen?

[Michael H. (michael_h45)]

Das Gehäuse befindet sich im reaktiven Nahfeld und verzieht dir die 
Impedanz der Antenne -> stärkere Dämpfung bei deiner Frequenz.
Du musst die Antennenanpassug verändern, um die Impedanz am Empfänger 
wieder auf Wunschwert zu bringen.
Kannst du ein Photo vom Anschlusspunkt der Antenne und den nächsten 
Bauteilen dazu machen? Hast du eine Feldstärke- oder 
Spannungspegelanzeige?
Ich würde vermuten, dass das Gehäuse als zusätzliche Parallelkapazität 
wirkt. Das kompensiert eine höhere Serieninduktivität im Antennenpfad.

[Purzel H. (hacky)]

Epoxy ist natuerlich ganz schlecht. Ein stark daempfendes Dielektrikum. 
Speziel fuer Mikrowellen. Was meint der Hersteller des GPS Modules denn 
zur Montage ? Ich hab ein Aehnliches, und dort musste ich das 
Blechgehaeuse auf die Leiterplatte aufloeten. Ging ohne Probleme.

[C. H. (hedie)]

oszi40 schrieb:
> Wenn die Antenne in den Störnebel der restlichen Schaltung kommt, wäre
> eine Abschirmung zu überlegen?

Hmmm gute Idee...

Also die Antenne selbst hat ja bereits ein Metallgehäuse auf der 
Unterseite.

Auf dem Print befindet sich nocht ein USB->Seriellwandler mit einem 
12MHz Quarz. Und ein Atmega324P mit 10MHz Quarz

Ich habe beim Layout jedoch sehr auf EMV Veträglichkeit geachtet.
Habe mit Mühe beim verlegen der Speisung gegeben und stehts GND Planes 
vergelgt...

Michael H. schrieb:
> Kannst du ein Photo vom Anschlusspunkt der Antenne und den nächsten
> Bauteilen dazu machen?

Selbstverständlich :) Siehe Anhang

Michael H. schrieb:
> Hast du eine Feldstärke- oder
> Spannungspegelanzeige?

Meinst du als Wert vom GPS Empfänger oder als Messgerät?
Ich habe Oszi, Multimeter...

Michael H. schrieb:
> Ich würde vermuten, dass das Gehäuse als zusätzliche Parallelkapazität
> wirkt. Das kompensiert eine höhere Serieninduktivität im Antennenpfad.

Wie hoch müsste diese Induktivität sein?
Frühere Tests bei denen ich lediglich die Antenne in das 
Kunststoffgehäuse gelegt habe, haben keine Veränderung gebracht.

Mikro Oschi schrieb:
> Epoxy ist natuerlich ganz schlecht. Ein stark daempfendes Dielektrikum.
> Speziel fuer Mikrowellen.

Epoxy ist ja nur auf der metallischen Seite der Antenne.

Mikro Oschi schrieb:
> Was meint der Hersteller des GPS Modules denn
> zur Montage ?

Leider nichts.... Ich habe es vom Distributor und der Hersteller hat 
keine wirkliche empfehlung...

[HF-Werkler (Gast)]

Hallo,

du hast definitiv ein Problem mit der Störabstrahlung aus deiner 
Elektronik. Solange die ungeschirmt ist, und ohne genügend kleine 
"Lochgrösse" (<2cm) im Schirm und die Antenne so nahe an der Elektronik 
bleibt, wird das nicht besser werden. GPS liegt am minimalsten 
Signalpegel jeglicher Funkübertragung, da stört jeder hustende Floh bei 
der Satellitensuche.

Entweder Antenne und Schaltung entkoppeln, oder einen metallischen 
Schirm um die Elektronik legen und sämtliche Leitungen die rein und 
rausgehen abschirmen und filtern (am Austrittspunkt Schirm).

Wieviele Lagen hat der Print? Für mich sieht das eher nach zwei Lagen 
mit GND-Inseln aus, als nach einem sinnvollen Schirmkonzept.

Gruss

[C. H. (hedie)]

HF-Werkler schrieb:
> GPS liegt am minimalsten
> Signalpegel jeglicher Funkübertragung, da stört jeder hustende Floh bei
> der Satellitensuche.

Das ist einleuchtend...

Ich empfange ja immer hin noch ein paar satelitten mit dieser Ausführung
Genauergesagt in ofener Umgebung sinds 3 Stück. nur leider nie stark 
genug für einen fix...

HF-Werkler schrieb:
> Entweder Antenne und Schaltung entkoppeln, oder einen metallischen
> Schirm um die Elektronik legen und sämtliche Leitungen die rein und
> rausgehen abschirmen und filtern (am Austrittspunkt Schirm).

Ich werde wohl abschirmen müssen...

HF-Werkler schrieb:
> Wieviele Lagen hat der Print? Für mich sieht das eher nach zwei Lagen
> mit GND-Inseln aus, als nach einem sinnvollen Schirmkonzept.

Du hast recht, das es 2 Lagen sind.
Idealerweise würde man bei so einem Projek die Signalleitungen zwischen 
zwei GND Flächen verlegen habe ich recht? Somit als 4 Lagigen print

----------- GND Lage
----------- Signale
----------- Signale
----------- GND Lage

Könnte es etwas nützen, wenn ich auf der Rückseite (beim Akku, da wo die 
Antenne bis jetzt ist) eine PCB grosse Metallfläche (blech) mit GND 
verbinde und die Antenne (Metall) ebenfalls damit verbinde?

Mit welchen Messgeräten kann man die Quelle der Störungen finden?
Also quasi den "brandherd"?

Ich würde sagen einen Spektrumanalyzer mit entsprechender Antenne... 
Aber bin mir nicht sicher...

Danke schonmal

[C. H. (hedie)]

Hier noch ein Screenshot von SirfDemo

[HF-Werkler (Gast)]

Claudio Hediger schrieb:
> Idealerweise würde man bei so einem Projek die Signalleitungen zwischen
> zwei GND Flächen verlegen habe ich recht? Somit als 4 Lagigen print
>
> ----------- GND Lage
> ----------- Signale
> ----------- Signale
> ----------- GND Lage
Nicht zu vergessen die vielen Vias, um die Schrimlagen zu verbinden und 
die kurze Ankopplung der richtigen Abblockkondensatoren an den schnellen 
Chips.

> Könnte es etwas nützen, wenn ich auf der Rückseite (beim Akku, da wo die
> Antenne bis jetzt ist) eine PCB grosse Metallfläche (blech) mit GND
> verbinde und die Antenne (Metall) ebenfalls damit verbinde?
Kann, aber besser ist es die ganze Elektronik zu kapseln.

> Mit welchen Messgeräten kann man die Quelle der Störungen finden?
> Also quasi den "brandherd"?
Ja, aber du brauchst sehr empfindliche Geräte, bzw. einen guten 
rauscharmen LNA + Antenne, z.B. dein Antennenelement.

Vorsicht: Viele Spektrumanalyzer vertragen keinen DC-Anteil, also immer 
einen DC-Block verwenden!

BTW.: Hast du die Versorgung für deine LNA-Patchantenne im GPS-Modul 
aktiviert (Phantomspeisung)? Nicht dass du deshalb so wenig empfängst.

[HF-Werkler (Gast)]

Achja, das C/N0 des angehängten Screenshots ist auch eine brauchbare 
Vergleichsgrundlage, wenn man die Messungen dicht hintereinander macht