Forum: HF, Funk und Felder Monostatische Antenne mit SDR: Attenuator oder Limiter?


von Peter M (Gast)


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Hallo,

Die Frage von Beitrag "Hobbyist's Power Meter" hat mich 
motiviert mein Setup nochmal zu ueberdenken und wuerde ich ueber eure 
Meinungen freuen.

Ich mochte mit einem SDR einen RFID Reader mit einer Antenne (d.h. 
gleichzeitig Senden+Empfangen auf gleicher Frequenz) bauen. Das 
gewuensche Signal (Antwort von RFID tag) ist klein und prinzipbedingt 
kaempfe ich mit Selbst-Stoerung vom eigenen Transmitter.

Spezifikation:
- Gewuenschte Ausgangsleistung: 30dBm (36dBm EIRP mit 6dBi Antenne)
- 900 MHz Carrier
- Gewnuenschtes Signal: 899.6 MHz und/oder 900.4 MHz (RFID verwendet 
backscatter mit 400kHz AM Modulationsrate)
- SDR Ausgang: 20dBm max (ZHL-25W-272+ nachfolgend)
- SDR Eingang: -15dBm max (laut Spezifikation).

Ich verwende einen Zirkulator (13dB Isolation und 1.3dB Insertion loss) 
fuer TX/RX Isolation. Fuer die Antenne nehme ich S11=-15dB an.

Am RX Ausgang des Isolators erhalte ich als Maximalwert der 
TX-Interferenz:

P1 = max(30-13, 30-5-1.3) = 23.7dBm

Wie gesagt, das SDR soll maximal -15dBm am Eingang haben. Ich habe nun 
folgende Moeglichkeiten:

1.) Ich nehme einen Attenuator von 38.7dB. Das bringt den Maximalwert 
auf -15dBm. Ich nehme ~40dB Rauschfaktor in Kauf

2.) Ich nehme einen Limiter (Flat Leakage: +15dBm). Danach einen 30dB 
Attenuator. Fragen: Ergibt das besseren Rauschfaktor?

3.) Ich suche einen -15dBm Limiter (den ich bisher noch nicht gefunden 
habe).


Ich habe im Gefuehl dass (1) die beste Loesung ist und mir (2-3) 
lediglich Probleme bereiten.


Allgemeine Frage: Kommerzielle RFID Produkte scheinen viel hoehere 
Eingangsleistungen trotz guter Empfindlichkeit zu unterschuetzen. Zum 
Beispiel kann der Eingang am Impinj R2000 Chip bis zu +10dBm betragen. 
Wieso ist der Maximalwert eines SDRs (-15dBm) so niedrig. Kann man damit 
prinzipbedingt kein solches Setup bauen?

von Bänz (Gast)


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Vermutlich eine naive Frage, aber könnte man das Sendesignal nicht 
zusätzlich 180° phasenverschoben an den Empfänger koppeln, so dass sich 
das gesendete Signal am Empfänger weitgehend auslöscht?

von Peter M (Gast)


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Bänz schrieb:
> Vermutlich eine naive Frage, aber könnte man das Sendesignal nicht
> zusätzlich 180° phasenverschoben an den Empfänger koppeln, so dass sich
> das gesendete Signal am Empfänger weitgehend auslöscht?

Nein, gute Frage!

Es geht leider nicht da RFID Systems mit "Backscatter" kommunizieren. 
D.h. die Rueckantwort ist einfach eine Reflexion des Tags. Die Phase 
kann ich nicht beeinflussen.

Allerdings wird dieses Konzept in der Praxis verwendet: Das gesendete 
Signal wird per Coupler abgenommen und mit einem 
Phase-Shiter/Variable-Gain so veraendert dass die Reflexion genau 180 
ergibt und sich ausloescht ("Self-Interference Cancellation").



Mittlerweile bin ich mir relativ sicher dass die Antwort auf meine Frage 
nur 1.) lauten kann. Denn ein Limiter ist wirklich nur zum Schutz 
gedacht. Wenn tatsaechlich ein groesseres Signal anliegt geht das ja in 
Kompression. Das waere gleich wie wenn der LNA in Kompression gehen 
wuerde. Also kann ich wirklich nur linear abschwaechen und den grossen 
Rauschfaktor in Kauf nehmen.

von Bernd (Gast)


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Peter M schrieb:
> Es geht leider nicht da RFID Systems mit "Backscatter" kommunizieren.
> D.h. die Rueckantwort ist einfach eine Reflexion des Tags. Die Phase
> kann ich nicht beeinflussen.
Müsste die Rückantwort nicht eine andere Phasenlage als das gesendete 
Signal haben.


Bänz schrieb:
> könnte man das Sendesignal nicht
> zusätzlich 180° phasenverschoben an den Empfänger koppeln, so dass sich
> das gesendete Signal am Empfänger weitgehend auslöscht?
Ich stelle mir das schwierig vor, das über die Temperatur phasenstabil 
hinzubekommen. Aber die Idee hat was.

von Bernd (Gast)



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Peter M schrieb:
> Allgemeine Frage: Kommerzielle RFID Produkte scheinen viel hoehere
> Eingangsleistungen trotz guter Empfindlichkeit zu unterschuetzen. Zum
> Beispiel kann der Eingang am Impinj R2000 Chip bis zu +10dBm betragen.
> Wieso ist der Maximalwert eines SDRs (-15dBm) so niedrig. Kann man damit
> prinzipbedingt kein solches Setup bauen?
Die Frage ist nicht welcher Absolutpegel sondern auch welche Dynamik 
dein SDR hat. Das Rauschen sollte für eine solche Anwendung kaum eine 
Rolle spielen.
Wenn die Trennung zwischen TX und RX bei dir ein Problem darstellt kann 
man auch für erste Versuche ein bistatischen Aufbau wählen, also mit je 
einer getrennten Antenne für TX und RX. 30dB Entkopplung lassen sich da 
leicht erreichen.
Übrigens: Ein ähnliches Setup (auch mit USRP) gibt es auch kommerziell 
als Messgerät für RFID: https://www.cisc.at/product/rain-rfid-xplorer/

> Bänz schrieb:
> Ich stelle mir das schwierig vor, das über die Temperatur phasenstabil
> hinzubekommen. Aber die Idee hat was.
Genau das wird in den ppeziellen ICs gemacht, das TX-Signal wird als LO 
für den Mischer verwendet, das reflektierte Signal ist damit DC und wird 
einfach kapazitiv von der Antwort des RFID-Tags getrennt. Das 
Blockschaltbild zeigt das ganz gut (Quelle: 
https://www.researchgate.net/figure/ImpinJ-R2000-reader-chip-top-level-block-diagram_fig14_283974386).

von Klaus B. (forrestjump)


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Maik, hier ist noch ne Idee für die man keine "Spannungsversorgung" 
benötigt.
So schwer es einem  jungen Mann auch fällt, emanzipiere Dich von den 
Frauenzimmern ;-)
Falls das nicht klappen will, suche nach Wave Bubble.

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