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Accord antenne HF à Varicap



  1. #1
    jben12

    Accord antenne HF à Varicap


    ------

    Bonjour,

    Je souhaite réaliser l'adaptation d'une antenne HF (antenne boucle de quelque uH), en utilisant des diode varicap de manière à pouvoir piloter l'accord par un micro-contrôleur.

    J'ai réfléchi au schéma qui se trouve en pièce jointe, sur lequel les tensions Vt1 et Vt2 sont les sorties analogiques du microcontrôleur (DAC).

    Je cherche donc des critiques sur ce schéma, est-il fonctionnel ?

    Merci d'avance !

    -----
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  3. #2
    PIXEL

    Re : Accord antenne HF à Varicap

    Hello ,

    c'est donc une boucle d'émission

    quel est le niveau de RF ? biscotte à plus de quelques millivolts , les varactors ne sont plus utilisables.

    et je ne vois pas comment se fait le retour en continu de D1....
    il faudrait une self de choc.

  4. #3
    jben12

    Re : Accord antenne HF à Varicap

    Le niveau RF en entrée est environ +-5V, montant jusqu'à 15Vpp à l'antenne.

    Il ne s'agit pas vraiment d'une boucle d'émission, concrètement mon antenne Rf est l'inductance L du schéma, en parallèle se trouve une résistance d'environ 1k pour ajuster le facteur de qualité du circuit oscillant. Les capacités permettent d'obtenir l'adaptation à 50ohms.
    Dernière modification par jben12 ; 26/04/2011 à 11h34. Motif: nc

  5. #4
    PIXEL

    Re : Accord antenne HF à Varicap

    alors tu peux oublier les diodes !

    qui vont se mettre à changer de valeur au rythme de la HF, en te foutant un souk pas possible .

  6. #5
    jben12

    Re : Accord antenne HF à Varicap

    Ok !

    Cette solution tombe à l'eau, ma deuxième idée pour automatiser l'accord était la suivante : au lieu d'une capacité parallèle et série, implanter un multiplexeur piloté par 3 bits, pour switcher sur différentes valeurs de capacités. Le problème de cette solution est l'impédance du multiplexeur utilisé :capacité de drain On/Off, une capacité sur la sourcre, sans oublier le Ron qui dégraderait mon signal Rf.

    L'adaptation d'impédance, pour ramener l'entrée du multiplexeur à 50 ohms par éléments localisés me parait compliquée, de quelle autre solution d'adaptation je dispose ? ampli op ? un balun ?

    Merci beaucoup !

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    f6bes

    Re : Accord antenne HF à Varicap

    Bjr à toi,
    Hum , quelle nécessité de vouloir modifier ton accord pour une fréquence "apparemment " fixe de 13.56 Mhz ??
    Tu accordes ta sortie sur 13.56 MHz , point barre .
    Par contre pas info sur l'impédance ( arrivée de ton 13.56 Mhz) ??? (50 ohms??)
    A+

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  10. #7
    jben12

    Re : Accord antenne HF à Varicap

    Justement, pour avoir la possibilité de faire varier ma fréquence d'émission d'une dizaine de % autour de la fréquence centrale de 13,56MHz, et cela sur un lecteur RFID. Autant pour moi c'est vrai que je ne l'ai pas indiqué avant.

    ça pourrait aussi offrir la possibilité de connecter différentes antennes sur même lecteur sans se soucier de l'accord en amont ...

  11. #8
    PIXEL

    Re : Accord antenne HF à Varicap

    en HF y'a pas de miracles.

    en EMISSION , tu n'as droit qu'aux condensateurs variables (avec un moteur si tu veux de l'automatisme) ou aux capacités commutées.

    il y a aussi la soluces des selfs variables (dites "à roulettes") que tu peux aussi piloter.

    toute insertion de semi-conducteur est impossible.

    un exemple pratique :

    http://www.rfgain.ca/exportalex/AutomaticTunerJRC.jpg

    les capas sont commutées par des relais.

  12. #9
    f6bes

    Re : Accord antenne HF à Varicap

    Citation Envoyé par jben12 Voir le message
    Justement, pour avoir la possibilité de faire varier ma fréquence d'émission d'une dizaine de % autour de la fréquence centrale de 13,56MHz, et cela sur un lecteur RFID. Autant pour moi c'est vrai que je ne l'ai pas indiqué avant.

    ça pourrait aussi offrir la possibilité de connecter différentes antennes sur même lecteur sans se soucier de l'accord en amont ...
    Bjr à toi,
    Je vois que tu "amortis" ta sortie avec 1 k déjà.
    Une antenne cela a AUSSI une bande passante.
    Donc à...qq ...% de la F centrale c'est strictement inutile.
    A+

  13. #10
    jben12

    Re : Accord antenne HF à Varicap

    Merci de ta "précision", ce que je souhaite modifier ce n'est pas la bande passante qui devra rester du même ordre pour assurer le débit de données transmises, mais la fréquence centrale du mon émetteur.

    L'émetteur en question est celui d'un lecteur RFID, cette variation en fréquence vient répondre à une problématique de désaccord du tag en fonction de l'environnement (support par exemple).

  14. #11
    jben12

    Re : Accord antenne HF à Varicap

    Ok Pixel, cette solution ressemble à celle envisagée et implantée sur mon PCB : deux multiplexeurs pilotent mes capa commutées, avec les problèmes d'impédance dont j'ai parlé... Pour la solution à relais, effectivement je n'aurais plus de problèmes d'impédance, mais ca reste trop encombrant pour mon projet ... Mais merci !

  15. #12
    f6bes

    Re : Accord antenne HF à Varicap

    Remoi,
    Je ne t'ai pas parlé de "modifier" la bande passante de ton antenne. Je dis que cette bande passante à une certaine valeur qui doit certainement accepter les qq variations de ta fréquence ( variation inconnue).
    La fréquence centrale de ton émetteur "entrera" dans la bande passante de ton antenne. Bien sur faut à qq % !
    Si tu vas nettement plus loin (mais je suppose que dans ce cas du "sort" du RFID !) c'est sur ce n'est plus valable.
    Reste donc à connaitre la réalité de ton écart en fréquence !
    A+

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  17. #13
    PIXEL

    Re : Accord antenne HF à Varicap

    le monsieur ne parles pas de variation de fréquence , mais d'impédance de charge.....

    ce qui , d'après moi , est "prendre le probléme à l'envers" ! surtout en 2011 !

    13 mégas , dans l'environnement technique actuel , c'est de la "basse fréquence".

    alors autant étudier un ampli à très faible impédance de sortie, qui drivera sans moufter n'importe quelle charge patatoïde, comme on le fait pour les amplis audio.
    D'autant qu'il n'y aura pas de ligne de transmission de longueur notable.

    disons que c'est comme ça que j'aborderais le probléme, histoire ne ne pas réinventer la roue carrée.

  18. #14
    jben12

    Re : Accord antenne HF à Varicap

    Je ne comprend pas vraiment ta réponse pixel ... Pour clarifier mon besoin, je cherche à faire un circuit d'adaptation automatique d'impédance, j'ai mon antenne inductive fixée ainsi que la résistance parallèle, et je cherche à travailler sur une commutation ou une variation des capacités d'accord.

    D'après la littérature que j'ai pu trouver, il est vrai que cela à l'air plus faisable en UHF ou en 2.4GHz.

    Tu parle d'un amplificateur avec une très faible impédance de sortie, je ne vois comment cela réponds à mon problème ... De ce que je vois, il pourrait en effet driver toute une gamme de charge, mais mon soucis n'est pas là : la problématique est de faire un circuit RLC (équivalent à mon antenne + adaptation d'impédance) dont je puisse régler la fréquence centrale !

  19. #15
    f6bes

    Re : Accord antenne HF à Varicap

    Remoi,
    Il serait bon que tu nous indiques la "réalité" de ton décalge en fréquence , si tout autant il a lieu
    Je pige pas le fait de penser d'embarquer cela sur un........lecteur RFID !
    Comme déjà dit ton antenne si l epoint d'attaque est correct (50ohms) aura certainement une bande passante SUPERIEURE à tes possibilités de "variation" en fréquence.
    Le coef Q de ta self +ta 1 kohms doivent plus qu'AMORTIR la sélectivité de ton circuit LC.
    A+

  20. #16
    PIXEL

    Re : Accord antenne HF à Varicap

    bon , je déculotte ma pensée.....

    en AUDIO on n'adapte plus les impédance de charche depuis deux générations.

    les amplis BF on une impédance propre tés basse, et peuvent "pousser des ampères" dans n'importe quelle charge (HP , enceintes) sans moufter, avec un minimum précisé , bien sur.

    perso je trouve que vous abordez le probléme avec les à-priori de la génération de mes profs (à la retraite depuis longtemps ou suçant le beaujolais par la racine)


    pour moi , 13 mégas , en l'état actuel de l'Art ( 2011), c'est de la BF, et je me fait fort (mais c'est pas moi qui passe des exams) de pondre un ampli capable de pousser 1 ou 2 ampères dans n'importe quelle charge ( y compris rayonnante) à cette fréquence.

    ce qui fout dans les poubelles de l'histoire de la technologie cette légende des adaptation d'impédances , dont on peut se passer tant qu'il n'y a pas de ligne longue , mais je ne suis pas ton prof de physique.


    mais bon , t'as le droit d'être plus vieux que moi

  21. #17
    jben12

    Re : Accord antenne HF à Varicap

    @f6bes :

    OK. J'ai besoin que mon émetteur varie entre 12MHz et 15MHz, cette plage de variation en fréquence correspond à la dérive du circuit LC du tag lorsque celui-ci est sur un support différent ou soumis à perturbations. Cette variation en fréquence de l'émetteur doit être coordonnée : la fréquence d'émission est générée par un ASIC (sortie 4 ou 8 ohms) piloté par un VCO, le signal RF est ensuite filtré (passe bande) et ramené à 50 ohms, avant d'attaquer le circuit oscillant RLC de l'antenne.

    D'une part, l'adaptation 4ohms / 50ohms directement en sortie de l'asic est calculée pour 13.56MHz +-qq ppm selon la norme. J'ai pour l'instant élargir la BP du filtre passe bande pour laisser passer entre 12 et 15 MHz, et pour ramener tout cela à 50 ohms je me posais la questions d'utiliser un balun.

    D'autre part, le circuit oscillant soit également être décaler en fréquence, pour obtenir une résonance correcte à la fréquence voulue. Pour agir sur le RLC je souhaite modifier les capacités série et parallèle. Ma première intention était d'utiliser des varicaps (à l'eau), puis des multiplexeurs de manière à commuter sur différentes valeurs de capacités (difficile à cause des capa et Ron parasite des mux existants).

    J'espère avoir bien clarifié mon besoin et donné toutes les infos nécessaires !

    @PIXEL

    Je suis tout à fait d'accord pour dire que 13MHz c'est de la BF, le rayonnement reste en inductif donc effectivement les problématiques sont assez proches. Ma chaine d'émission actuelle c'est :

    ASIC (sortie 4ohms) -> FILTRE PB (centré à 13.56MHz) 4ohms/50ohms -> CIRCUIT RLC (le L c'est l'antenne, une res parallèle et 2 capa pour ramener l'antenne à 50ohms). En pratique si mon antenne est mal adapter (et ca se joue à qq pF), le champ est très faible à l'antenne, donc plus aucune distance de lecteur de mes tags !!

    A quel endroit de la chaîne insererais-tu l'ampli ?

  22. #18
    jben12

    Re : Accord antenne HF à Varicap

    Citation Envoyé par PIXEL Voir le message
    mais bon , t'as le droit d'être plus vieux que moi

    Non je pense plutôt qu'étant à peine sortie de l'école, j'ai pas encore l'expérience nécessaire pour savoir qu'une partie de ce que l'on t'apprend se révèle inutile !

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  24. #19
    Tropique

    Re : Accord antenne HF à Varicap

    Normalement, la commutation des éléments d'accord dans les émetteurs multibandes se fait avec des diodes PIN de puissance, par exemple:
    http://www.microsemi.com/datasheets/GC4400_Series.pdf
    Sinon, maintenant il y a aussi des mux en MOS pour des plus faibles puissaance, voir du côté de Maxim et Sony p.ex.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  25. #20
    jben12

    Re : Accord antenne HF à Varicap

    Citation Envoyé par Tropique Voir le message
    Normalement, la commutation des éléments d'accord dans les émetteurs multibandes se fait avec des diodes PIN de puissance, par exemple:
    http://www.microsemi.com/datasheets/GC4400_Series.pdf
    Sinon, maintenant il y a aussi des mux en MOS pour des plus faibles puissaance, voir du côté de Maxim et Sony p.ex.
    Bjr tropique,

    J'ai implanter sur ma première version de PCB une commutation par mux en MOS (DG408 de chez Maxim), le problème viens des capa parasites, qui rendent très difficile l'adaptation; Pour ce qui est des diode PIN, j'ai compris le principe du composant, mais je ne vois pas très bien comment il peut remplacer mon MUX...Le problème ne risque t'il pas d'être le même qu'avec mes varicap de début de sujet, ou l'état des diodes PIN va varier au rythme de mon signal RF ?

  26. #21
    Tropique

    Re : Accord antenne HF à Varicap

    Le DG408 est un ancêtre destiné à des applications "signal". Il y a maintenant des mux ayant 1~2pF de capa parasite et moins d'un ohm de Ron.
    J'en ai vu passer dans des actus, mais je n'ai pas fait attention à la référence ni au au fondeur; il me semble que c'était chez Maxim.
    L'intérêt d'une diode PIN, c'est justement qu'elle ne varie pas en fonction du signal.
    Tu peux déjà faire des tests avec une diode lente haute tension, style 1N4007,c'est un bon substitut; la capa parasite sera de quelques pico supérieure à une vraie PIN.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  27. #22
    jben12

    Re : Accord antenne HF à Varicap

    D'accord,

    Si j'ai bien compris la diode PIN n'est pas perturbé par le signal et le perturbe peu car faible capa parasite.

    Je peux alors mettre mes diodes PIN en série avec les capa, les commandées par une tension analogique, et commuter de cette manière mes différentes configurations d'accord ? le schéma joint est-il fonctionnel (Photo0197)?

    En recherchant sur internet j'ai trouvé le second montage joint (vjv_105 http://www.yvesoesch.ch/publicat/diplome/gonio_1.htm ), et j'ai du mal à comprendre comment est générée la tension aux bornes de la diode, et comment se fait t'il que le signal RF n'influe pas sur la diode, après tout il modifie le potentiel à ses bornes et peut lui-même la rendre passante ou bloquée ?

    Merci !
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    Dernière modification par jben12 ; 26/04/2011 à 16h55.

  28. #23
    Tropique

    Re : Accord antenne HF à Varicap

    Une diode PIN ne se commande pas en tension, mais en courant; et pour minimiser sa capa parasite, il faut essayer de lui appliquer une tension suffisante pour le blocage.
    Dans ton schéma, cela se traduirait par exemple comme dans la figure.
    En général, il faut essayer de mettre les diodes de manière à profiter d'un chemin "naturel" de retour du courant vers la masse; ici c'est la self d'émission.
    Les diodes sont isolées par des chokes; aux faibles puissances, et si l'amortissement est acceptable, on peut éventuellement mettre des résistances, ce ne sera normalement pas ton cas.
    Des résistances de pull-down de quelques dizaines de K permettent d'appliquer une polar négative pour le cas "off".

    Je te conseille d'étudier la théorie des PINs pour le dimensionnement, la valeur du courant à appliquer, etc, il y a beaucoup de paramètres à prendre en compte.
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    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  29. #24
    jben12

    Re : Accord antenne HF à Varicap

    Ok donc dans le schéma que tu m'as joint tropique, le signal RF_IN va passer soit par C1 soit par C2 suivant l'état des switchs IW1 et IW2, puis la capa en parallèle de la self d'émission peut être choisie en agissant sur IW3 et IW4 ?

    La choke en série sur le switch (par ex L3 ) ainsi que la capa en // de celle - ci ( par exemple C5 ) constitue juste un filtre sur le switch ? et la résistance (R1) sert de pull down ?

    Je pense pouvoir utiliser mon MUX pour piloter les diodes PIN et faire mon switchs, je vais bosser sur le dimensionnement .

    Merci bien pour toutes ces infos !

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  31. #25
    Tropique

    Re : Accord antenne HF à Varicap

    Citation Envoyé par jben12 Voir le message
    Ok donc dans le schéma que tu m'as joint tropique, le signal RF_IN va passer soit par C1 soit par C2 suivant l'état des switchs IW1 et IW2, puis la capa en parallèle de la self d'émission peut être choisie en agissant sur IW3 et IW4 ?
    Oui, c'est l'idée générale. Mais en pratique, il vaut mieux mettre un condo principal, permanent, qui supporte l'essentiel du courant, et mettre juste l'appoint nécéssaire pour assurer une variabilité suffisante avec les PIN.


    La choke en série sur le switch (par ex L3 ) ainsi que la capa en // de celle - ci ( par exemple C5 ) constitue juste un filtre sur le switch ? et la résistance (R1) sert de pull down ?
    Oui.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  32. #26
    jben12

    Re : Accord antenne HF à Varicap

    Alors après avoir potassé un peu la théorie je reviens en force avec un bout de schéma (voir attaché) !

    Toujours dans le but de commuter sur différents accords de l'antenne, j'ai trouvé un composant, le HSMP3834 : double diode PIN à cathode commune.

    Mes entrées RF sont à gauche et à droite (RF_IN), le commun est au centre (RF_COMMON). Les deux ensembles de 2 capas (C92//C93 et C90//C91) sont mes deux configurations d'accord possibles. Je pilote mes diodes par deux signaux CTRL3 et CTRL4, avec deux pull down de 10k (R5 et R6), les capa C88 et C89 pour l'appel de courant ainsi que L3 et L2.

    Une précision : les signaux CTRL3 et CTRL4 seront de niveaux 0V / 5V. est-il possible d'envisager de piloter directement les PIN par un signal sortant du MCU, en 0V / 3.3V ?

    Alors je m'en remet à la foule, que pensez-vous de ce schéma ? Fonctionnel ?


    En deuxième possibilité j'ai trouvé ces MUx RF (http://www.analog.com/static/importe...DG904_904R.pdf) qui me paraissent moins parasités.
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  33. #27
    Tropique

    Re : Accord antenne HF à Varicap

    Citation Envoyé par jben12 Voir le message
    Une précision : les signaux CTRL3 et CTRL4 seront de niveaux 0V / 5V. est-il possible d'envisager de piloter directement les PIN par un signal sortant du MCU, en 0V / 3.3V ?.
    Encore une fois ces diodes se pilotent en courant, pour elles, une tension de 3.3V ne signifie rien.
    Rien n'empêche de convertir ces 3.3V en courant par des résistances, mais il faut voir si le MCU pourra sortir assez de courant.
    13.5MHz est relativement bas comparé aux 500ns de carrier lifetime, et compte tenu de ces valeurs et du courant RF de crête, il faut faire passer un courant suffisant pour que la PIN reste un switch, et ne dégenère pas en diode.

    D'autre part, le problème de la polarisation inverse n'est pas traité avec cette config: en puissance, elle est nécessaire et doit toujours être confortablement supérieure à la tension de crête du signal, sinon il y aura des fuites sévères.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

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