Wie entwirft man eine NFC-Antenne für die eigene Platine?
Als Schleife, deren Fläche die Kopplung setzt, und ein Anpassungsnetzwerk, das bei 13,56 MHz 50 Ohm zeigt. Breite und Abstand der Leiterbahnen setzen die Impedanz und den Gütefaktor, die Bandbreite muss die Seitenbänder der gelesenen Protokolle abdecken, und jedes Stück Metall in der Nähe verschiebt das Ergebnis.
Die Schleife und was sie erreicht
Die Reichweite folgt der Schleife, und TIs Hinweis zur Anpassung der Antenne gibt die Faustregel für eine Antenne am Lesegerät an: Rechnen Sie mit einer Lesereichweite von etwa dem Doppelten der Diagonale der Antenne. Dieser eine Satz bemisst die meisten Vorhaben, bevor ein Bauteil gewählt ist, und er erklärt, warum ein Modul in Briefmarkengröße ein Antippen ist und eine Antenne an einem Durchgang ein Meter.
Die Spule des Tags zählt ebenso wie Ihre, was die Seite zur Größe der Antenne behandelt, und die Form entscheidet, wie viel der Fläche nutzbar ist, was die Seite zur Form behandelt. Von den zwei Enden, über die Sie bestimmen, ist der Tag meist das billigere zu ändern.
Die Anpassung ist eine Messung
Der Methode des Hinweises lohnt es der Reihe nach zu folgen. Kalibrieren Sie den Netzwerkanalysator auf den Platinen selbst, eine mit einer Last von 50 Ohm, eine kurzgeschlossen, eine offen, damit die Parasitärgrößen Ihrer eigenen gedruckten Schaltung Teil der Kalibrierung sind statt einer Überraschung. Messen Sie dann die Impedanz der blanken Leiterbahn der Antenne bei 13,56 MHz, was der Ausgangspunkt ist, den die Anpassung auf 50 Ohm bewegen muss.
Das Beispiel misst 0,4648 Ohm und einen Blindwiderstand von 107,42 Ohm, eine Induktivität von etwa 1,26 µH, und der Hinweis merkt an, dass ein solcher Wert am Rand des Smith-Diagramms sitzt, was die Anpassung schwerer macht statt unmöglich. Ein Entwurf, der die Messung überspringt, kann nicht wissen, in welchem der beiden Fälle er steckt.
Gütefaktor gegen Bandbreite
Eine Anpassung aus drei Bauteilen ist die Empfehlung des Hinweises, aus einem Grund: Sie lässt den Entwurf den Gütefaktor wählen, statt ihn zu erben. Der Gütefaktor ist das Verhältnis der Trägerfrequenz zur Bandbreite, und der Hinweis wählt 2 MHz Bandbreite, um das obere und das untere Seitenband der Datenraten der ISO/IEC 15693 und der ISO/IEC 14443 A und B unterzubringen, was bei 13,56 MHz einen Gütefaktor von etwa 6,8 ergibt.
Der Tausch ist unmittelbar. Ein höherer Gütefaktor koppelt stärker und lässt weniger Bandbreite durch, ein auf Reichweite abgestimmtes Lesegerät kann also aufhören, die schnellsten Datenraten zu beantworten; die Breite der Leiterbahn und der Abstand zwischen den Windungen sind es, die diese Impedanz und diesen Gütefaktor auf einer gedruckten Antenne setzen.
Was Platine und Gehäuse verschieben
Halten Sie Masseflächen von den Leiterbahnen der Antenne fern, sagt der Hinweis, und dasselbe gilt für alles andere, was leitet: ein Akku hinter der Schleife, ein Bildschirm, eine Schraube, ein Gehäuse aus Metall. Was sie mit Ihrer Antenne tun, ist das, was Metall mit einem Tag tut, was die Seite zur Verstimmung von der anderen Seite beschreibt.
Messen Sie die Antenne also dort, wo sie leben wird. Eine auf einer blanken Platine getrimmte Anpassung, die dann in ein Gehäuse geschlossen wird, ist eine Anpassung für eine Platine, die es nicht mehr gibt, und der Fehlschlag erscheint als verringerte Reichweite statt als Fehler, was die Art ist, die am schwersten zuzuordnen ist.
Häufige Fragen
Mit welcher Reichweite darf ich rechnen?
Mit etwa dem Doppelten der Diagonale der Antenne, als Faustregel für eine Antenne am Lesegerät. Die Spule des Tags und die Umgebung verschieben es von dort.
Warum eine Anpassung aus drei Bauteilen?
Weil sie Sie den Gütefaktor wählen lässt. Eine Anpassung aus zwei Bauteilen legt ihn fest, und mit ihm die Bandbreite, die Sie am Ende haben.
Welche Bandbreite brauche ich?
Genug für die Seitenbänder der Protokolle, die Sie lesen. Der Hinweis von TI arbeitet mit 2 MHz, was bei 13,56 MHz einen Gütefaktor nahe 6,8 ergibt.
Kann ich einen Bezugsentwurf abschreiben?
Nur mit seiner Platine. Die Anpassung hängt an Ihren Leiterbahnen und Ihren Masseflächen, sie wird also auf der Platine gemessen, die ausgeliefert wird.