Hi, ich würde gerne zwei Dipole parallel zu einander in einem Antennengehäuse aus Kunststoff unterbringen. Der eine Dipol ist für ~868MHz und der andere für ~2450MHz vorgesehen. Jeder der Dipole hat einen eigenen Tranceiver und es ist jeweils immer nur einer der beiden in Betrieb (Antenne bleibt aber fix mit dem jeweiligen Tranceiver verbunden=. Sendeleistung der beiden Systeme ist mit 25mW angegeben. Meine Frage ist nun, welcher Abstand zwischen den Dipolen sinnvoll ist, wobei dieser möglichst klein sein sollte. Z.B. vermute ich, dass ein Abstand von 0,25 * λ (gilt für beide Frequenzen) nicht optimal ist, weil ich dann ähnliche Effekte wie bei einem Reflektor bei einer Yagi bekommen könnte. Ich möchte, dass die beiden Antennen möglichst wenig Kopplung haben. Hat jemand einen Ansatz für mich, wie ich einen möglichst kurzen, aber dennoch optimalen Abstand berechnen kann? Konstruktionstechnisch wäre für mich alles unter 13mm optimal. Falls es absoluter Blödsinn sein sollte, zwei Antennen so nah zu platzieren, dann ist das halt so und ich muss die Antennen anders Platzieren.
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Ok, HF ist nicht ganz mein Gebiet. Aber 90° verdreht (wenn Möglich) montieren sollte die Kopplung stark verkleinern. Volker
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Volker Z. schrieb: > Aber 90° verdreht (wenn Möglich) montieren sollte die Kopplung stark > verkleinern. So ist es. Sie werden sich bei einem so geringen Abstand trotzdem noch beeinflussen, aber viel weniger. Da 3 * 868 MHz = 2604 MHz ist, könnte man allerdings auch eine entsprechend breitbandige Antenne (2400 … 2610 MHz) versuchen zu benutzen und einen Umschalter wie bspw. AS222. Der ist aber asymmetrisch 50 Ω.
Hm, 90° ist mir soweit klar, aber eher nicht gewollt, da die kleinere Antenne in das Gehäuse der größeren rein soll und somit parallel liegt.. Zum Thema breitbandige Antenne hatte ich auch schon überlegt einen Trapdipol zu nehmen, ich wollte aber den Umschalter einsparen, wobei das so im nachhinein gar keine so schlechte Idee ist. Allerdings kann ich nicht zu 100% steuern, dass die beiden Sender nicht gleichzeitig aktiv sind. Im Nutzbetrieb ist das nicht der Fall, aber in allen anderen Fällen hätte ich gerne die Sicherheit, dass die Sender nicht ohne Antenne betrieben werden. Lässt sich mit zwei Umschaltern lösen, aber dennoch mehr Aufwand.
Mike M. schrieb: > Hm, 90° ist mir soweit klar, aber eher nicht gewollt, da die > kleinere Antenne in das Gehäuse der größeren rein soll und somit > parallel liegt.. Naja, man kann nicht alles haben, insbesondere nicht, wenn es sich nicht mit der Physik verträgt. ;-) > Zum Thema breitbandige Antenne hatte ich auch schon überlegt einen > Trapdipol zu nehmen, Umm, nee. Das funktioniert für Kurzwelle, aber für 2,4 GHz wirst du das vergessen können. Einen Dipol auf der dreifachen Frequenz zu erregen, ist doch prinzipiell kein Problem. Das Diagramm wird dann etwas "zipfeliger". Um ihn breitbandig zu bekommen, kannst du dir sowas wie einen Schmetterlingsdipol ansehen. Für Band-III-Fernsehrundfunk hat man früher ein Frequenzverhältnis von 1:1,32 überdecken müssen mit einer Antenne, du brauchst gerade mal 1:1,09. > ich wollte aber den Umschalter einsparen, wobei das > so im nachhinein gar keine so schlechte Idee ist. Man könnte auch einen Diplexer nehmen, bei einem Frequenzverhältnis von 1:3 sollte sich das brauchbar aufbauen lassen. > Allerdings kann ich > nicht zu 100% steuern, dass die beiden Sender nicht gleichzeitig aktiv > sind. Das würde dann halt Intermodulation produzieren.
Verstehe, danke für die Erklärung. Intermodulation wäre kein Problem, da wie gesagt nur ein Sender an ist, wenn er wirklich gebraucht wird. In seltenen Fällen haben beide Sender Strom (z.B. bei einem Softwareupdate). Das Thema Diplexer muss ich mir mal ansehen, das scheint interessant zu sein. Danke auch für den Tipp mit dem Schmetterlingsdipol!
Mike M. schrieb: > Jeder der Dipole hat > einen eigenen Tranceiver und es ist jeweils immer nur einer der beiden > in Betrieb Dann könntest du auch einen einzigen Dipol mit LC-Traps verwenden. So wie hier, aber für deinen Frequenzbereich dimensioniert: https://www.electronics-notes.com/images/antenna-dipole-trap-multiband-w3dzz-g8kw-01.svg
kai schrieb: > Dann könntest du auch einen einzigen Dipol mit LC-Traps verwenden. > So wie hier, aber für deinen Frequenzbereich dimensioniert: > > https://www.electronics-notes.com/images/antenna-dipole-trap-multiband-w3dzz-g8kw-01.svg Da meinte Jörg aber, dass das eher für Kurzwelle was wäre
Mike M. schrieb: > Da meinte Jörg aber, dass das eher für Kurzwelle was wäre Ja, bei diesen Frequenzen wirst du die Traps nicht gut genug hin bekommen. Das wird ein ewiges Gefummel, bis das alles zusammen passt.
Wäre eine PCB Dipolantenne mit fertigen SMD Tiefpassfiltern (gibt ja fertige Bausteine dafür) denkbar? Da würde man doch die Genauigkeit einigermaßen hinbekommen.
Die Dinger sind auf 50 Ω normiert. Wie willst du die in eine Antenne bringen? Aber wie geschrieben: einen Dipol auf der dreifachen Frequenz zu erregen, geht völlig problemlos. (Andere ungeradzahlige Vielfache gehen auch, aber die Richtdiagramme "zipfeln" dann immer mehr.)
Mike M. schrieb: > Da meinte Jörg aber, dass das eher für Kurzwelle was wäre Ah, ok. Mit f > 100MHz kenne ich mich nicht so aus. Jörg W. schrieb: > Ja, bei diesen Frequenzen wirst du die Traps nicht gut genug hin > bekommen. Die müssten dann für ~868MHz ausgelegt sein. Bei 100nH müsste der C 0,33pF haben. Schwierig... Bei 10nH wären es immerhin schon 3,35pF. Könnte trotzdem schwierig sein wegen der Umgebungseinflüsse. Eventuell gibt es irgendwelche Resonatoren, die man als Traps nehmen könnte!??
Ok klar. Ich denke ich schaue mir das Thema Diplexer mit einem Dipol an. Ich vermittle einfach mal die Länge für beide Frequenzen in etwa so, dass es für beide Frequenzen passt. Eine hunderprozentige Anpassung ist mir nicht wichtig. Ich nutze nicht mal 1/100 der möglichen Reichweite, also von daher. Der Diplexer sollte dann ja ausreichend sein, um die beiden Tranceiver voreinander zu "schützen".
Mike M. schrieb: > Der Diplexer sollte dann ja ausreichend sein, um die beiden Tranceiver > voreinander zu "schützen". Ja, insbesondere auch, um jedem eine brauchbare Anpassung an die Antenne zu liefern.
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Mike M. schrieb: > Ich möchte, dass die > beiden Antennen möglichst wenig Kopplung haben. Um das mal in Zahlen zu fassen habe ich schnell ein Simulationsmodell gebaut, für 12mm und 20mm Abstand. Die orange Kurve ist die Verkopplung der beiden Antennen, die durchaus beachtlich ist: ca. 14dB @ 2.4GHz für 12mm Abstand und ca. 18dB @ 2.4 GHz bei 20mm Abstand. Dipollängen wie in deinem Eingangspost genannt.
Volker M. schrieb: > Um das mal in Zahlen zu fassen habe ich schnell ein Simulationsmodell > gebaut, für 12mm und 20mm Abstand. Gelingt dir auf die Schnelle noch ein einfacher Schmetterlingsdipol, sagen wir, mit 170 mm Gesamtlänge, Schenkel innen 3 mm breit, außen 20 mm breit? Bandbreite und Fußpunktwiderstand für 868 und 2442 MHz wären wohl interessant.
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... und zur Volständigkeit auch die beiden Dipole um 90° verdreht wie oben vorgeschlagen. Die sind dann in der Vertikalen nur um 10mm entfernt und haben trotzdem extrem geringe Kopplung.
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Jörg W. schrieb: > Gelingt dir auf die Schnelle noch ein einfacher Schmetterlingsdipol, > sagen wir, mit 170 mm Gesamtlänge, Schenkel innen 3 mm breit, außen 20 > mm breit? Na klar, Jörg!
Cool, muss also wohl insgesamt noch ein Stück kürzer werden, damit die Resonanz höher rauskommt, und breiter (damit noch kürzer), damit er breitbandiger wird. Zeigt zumindest eindrücklich, dass die Erregung auf der 3. Harmonischen an sich kein Problem ist. Womit auch immer du das simulierst, ließe sich da zufällig eine NEC-Spezifikation exportieren, sodass man das mit NEC-kompatiblen Simulatoren auch mal nachvollziehen kann? ps: Bezieht sich die Anpassung auf 50 Ω? Der Fußpunktwiderstand eines offenen Dipols dürfte ja einiges höher sein.
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Jetzt hast du zu schnell geantwortet, ich wollte noch die Impedanzen nachtragen. Die Cursorwerte sind auf 50 Ohm normiert, also mit 50 multiplizieren. Die S-Parameter oben sind ebenfalls auf 50 Ohm bezogen. Der Simulator (Empire XPU, kommerzielles Produkt) arbeitet mit FDTD und echten Flächen/Volumenelementen, das ist eine ganz andere Methode als die einfachen NEC-Codes mit ihren 1D Strompfaden. Export nach NEC gibt's daher nicht.
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Jörg W. schrieb: > muss also wohl insgesamt noch ein Stück kürzer werden, damit die > Resonanz höher rauskommt, und breiter (damit noch kürzer), damit er > breitbandiger wird. > > Zeigt zumindest eindrücklich, dass die Erregung auf der 3. Harmonischen > an sich kein Problem ist. Ganz so einfach ist es dann doch nicht ;-) Wenn du den Schmetterling kürzer machst, dann bekommst du eine Resonanz bei 868 MHz, nur rutscht die Impedanz bei 2.4GHz dann in's Nirwana. Hier 125mm Länge (passt für 868 MHz) mit Breiten von 20mm, 30mm und 40mm am Ende. Wirklich breitbandig wird es so nicht und die nächste Resonanz liegt dann zu hoch.
OK, danke schon mal. Dass das real nicht wirklich 1:3 ist, war mir schon klar. Dass es so viel abweicht, hätte ich jetzt aber auch nicht gedacht.
Mike M. schrieb: > Cool! Was ist denn das für ein Programm? https://empire.de/ Ist aber ein kommerzielles Programme in der Preisklasse 50k€ - 100k€, ich nutze das beruflich.
@Volker Kannst du mir erklären, wie ich mir die Verkopplung rechnerisch vorstellen muss? Ich verändere ja damit die Strahlungscharakteristik und auch den Gewinn der beiden Antennen. Wenn ich jetzt von einem Dipol ausgehe, macht der mir 2,15dBi Gewinn. Wenn du nun sagst ich habe eine Verkopplung von 14dB, gehen mir dann 14dB komplett flöten? Das wäre ja ein ganz schön großer Batzen. Ich vermute, dass die Werte 12mm und 20mm nicht recht ungünstig gewählt sind, sondern das Problem einfach die kurze Distanz ist? Weil so gesehen, ist die gegenüberliegende Antenne leicht zu erregen (ist ja fast in Resonanz) und dann ist sie noch so nahe, dass ein großer Teil der Leistung dort ankommt (bezogen auf die Ausbreitung im Raum). Thema einzelne Antenne zu verwenden: Wie du aber schon gesagt hast, wird die Anpassung der Antenne dann bei der ein oder anderen Frequenz nicht stimmen. Kann ich dazu nicht einfach einen Balun vor den entsprechendem Eingang des Diplexer setzen? Danke bisher für eueren wertvollen Input! edit Gerade mal mit meinem kleinen NanoVNA experimentiert. Ein Dipol für 2,4GHz zeigt mir mit Logmag S11 um die -28dB an. Halte ich sie etwa auf 10mm Entfernung parallel zur 868MHz Antenne, kommen um die -10dB raus! Ich hätte nicht gedacht, dass das gleich so viel sein wird oO
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Mike M. schrieb: > @Volker > Kannst du mir erklären, wie ich mir die Verkopplung rechnerisch > vorstellen muss? Ich verändere ja damit die Strahlungscharakteristik und > auch den Gewinn der beiden Antennen. Wenn ich jetzt von einem Dipol > ausgehe, macht der mir 2,15dBi Gewinn. Wenn du nun sagst ich habe eine > Verkopplung von 14dB, gehen mir dann 14dB komplett flöten? Nein, mit den dB musst du anders rechnen. Wenn die Kopplung -14dB beträgt dann ist das knapp 4% der Sendeleistung. Das würde man als Minderung des abgestrahlten Signals praktisch nicht merken ABER die Antennen verstimmen sich auch gegenseitig, die Resonanzverschiebung kannst du in den Kurven oben sehen. Durch diese Fehlanpassung wird nennenswert weniger Leistung abgestrahlt. > Ich vermute, dass die Werte 12mm und 20mm nicht recht ungünstig gewählt > sind, sondern das Problem einfach die kurze Distanz ist? Genau, die sind einfach sehr nahe und koppeln stark. > Thema einzelne Antenne zu verwenden: > Wie du aber schon gesagt hast, wird die Anpassung der Antenne dann bei > der ein oder anderen Frequenz nicht stimmen. Kann ich dazu nicht einfach > einen Balun vor den entsprechendem Eingang des Diplexer setzen? Mit Balun hat das nix zu tun, der macht nur die Umsetzung von unsymmetrischem Coax auf den symmetrischen Dipol. Bei dem Problem der Anpassung hilft er nicht. Die übliche Lösung für Multibandantennen sind entweder die "brute force" Lösungen mit diversen Strahlern so wie hier: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1964/6/062006/pdf oder so verschachtelte Strahler wie hier, wo die Arme durch kontrollierte Kopplung hingetrimmt werden: https://www.semanticscholar.org/paper/Design-and-simulation-dual-band-PIFA-antenna-for-Luhaib-Quboa/e1e0e630c66899844dff7d7992280502587eeee7 Das ist aber alles nicht "mal eben" entworfen. Die zwei Antennen sind vermutlich sogar einfacher, falls du die irgendwie entkoppeln kannst über 90° gegeneinander verdrehte Strahler. Dann sehen sich die Felder nicht. Den Gehäuseinfluss auf die Abstimmung kannst (und musst) du natürlich auch noch berücksichtigen, aber mit deinem NanoVNA ist das ja kein Problem. Viel Erfolg! Volker
> Aber 90° verdreht (wenn Möglich) montieren sollte die Kopplung stark > verkleinern. +++ Und der Plural Akkusativ von Dipol ist immer noch Dipolen.
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