Come si progetta un'antenna NFC per il proprio circuito?
Come una spira la cui area fissa l'accoppiamento, e una rete di adattamento che presenta 50 ohm a 13,56 MHz. La larghezza delle piste e la loro distanza fissano l'impedenza e il fattore di qualità, la larghezza di banda deve coprire le bande laterali dei protocolli che leggi, e ogni pezzo di metallo lì accanto sposta il risultato.
La spira e quello che raggiunge
La portata segue la spira, e la nota sull'adattamento di antenna di TI dà la regola pratica per un'antenna di lettore: conta una portata di lettura di circa due volte la diagonale dell'antenna. Quella sola frase dimensiona la maggior parte dei progetti prima che sia scelto un solo componente, e spiega perché un modulo grande come un francobollo fa un tocco e un'antenna da varco fa un metro.
La bobina del tag conta quanto la tua, cosa che la pagina della dimensione dell'antenna copre, e la forma decide quanta parte dell'area serve davvero, cosa che la pagina della forma copre. Fra i due capi che controlli, quello che costa meno cambiare è di solito il tag.
L'adattamento è una misura
Il metodo della nota merita di essere seguito nell'ordine. Tara l'analizzatore di reti sui circuiti stessi, uno con un carico da 50 ohm, uno in cortocircuito, uno aperto, così che i parassiti del tuo circuito stampato facciano parte della taratura invece di essere una sorpresa. Misura poi l'impedenza della pista di antenna nuda a 13,56 MHz, che è il punto di partenza che l'adattamento deve portare a 50 ohm.
L'esempio misura 0,4648 ohm e una reattanza di 107,42 ohm, un'induttanza di circa 1,26 µH, e la nota osserva che un valore simile sta al bordo dell'abaco di Smith, il che rende l'adattamento più difficile piuttosto che impossibile. Un progetto che salta la misura non ha alcun modo di sapere in quale dei due casi si trovi.
Fattore di qualità contro larghezza di banda
Una rete a tre elementi è la raccomandazione della nota, per un motivo: lascia che il progettista scelga il fattore di qualità invece di ereditarlo. Il fattore di qualità è il rapporto fra la portante e la larghezza di banda, e la nota sceglie 2 MHz di larghezza di banda per far stare le bande laterali superiore e inferiore delle velocità dell'ISO/IEC 15693 e dell'ISO/IEC 14443 A e B, che dà un fattore di circa 6,8 a 13,56 MHz.
Il compromesso è diretto. Un fattore più alto accoppia più forte e lascia passare meno banda, quindi un lettore accordato per la portata può smettere di rispondere alle velocità più alte; la larghezza delle piste e la distanza fra le spire sono quello che fissa quell'impedenza e quel fattore su un'antenna stampata.
Cosa spostano il circuito e l'involucro
Tieni i piani di massa lontani dalle piste dell'antenna, dice la nota, e la stessa cosa vale per tutto il resto che conduce: una batteria dietro la spira, uno schermo, una vite, un involucro metallico. Quello che fanno alla tua antenna è quello che il metallo fa a un tag, cosa che la pagina del disaccordo descrive dall'altro lato.
Misura quindi l'antenna dove vivrà. Un adattamento rifinito su un circuito nudo e poi chiuso in un involucro è un adattamento per un circuito che non esiste più, e il guasto compare come portata ridotta invece che come errore, che è il tipo più difficile da attribuire.
Domande frequenti
Quanta portata posso aspettarmi?
Circa due volte la diagonale dell'antenna, come regola pratica per un'antenna di lettore. La bobina del tag e quello che sta intorno la spostano da lì.
Perché una rete a tre elementi?
Perché ti lascia scegliere il fattore di qualità. Una rete a due elementi lo fissa, e con lui la larghezza di banda che ti ritrovi.
Di quanta larghezza di banda ho bisogno?
Abbastanza per le bande laterali dei protocolli che leggi. La nota di TI lavora a 2 MHz, che dà un fattore di qualità vicino a 6,8 a 13,56 MHz.
Posso ricopiare uno schema di riferimento?
Solo con il suo circuito. L'adattamento dipende dalle tue piste e dai tuoi piani di massa, quindi si misura sul circuito che partirà.