Como projetar uma antena NFC para o seu próprio circuito?
Como um laço cuja área fixa o acoplamento, e uma rede de casamento que apresenta 50 ohms a 13,56 MHz. A largura e o espaçamento das trilhas fixam a impedância e o fator de qualidade, a largura de banda tem de cobrir as bandas laterais dos protocolos que você lê, e cada peça de metal por perto mexe no resultado.
O laço e o que ele alcança
O alcance segue o laço, e a nota da TI sobre casamento de antena dá a regra prática para uma antena de leitor: espere um alcance de leitura de cerca de duas vezes a diagonal da antena. Essa única frase dimensiona a maior parte dos projetos antes de qualquer componente ser escolhido, e explica por que um módulo do tamanho de um selo é um toque e uma antena de portão é um metro.
A bobina da tag conta tanto quanto a sua, o que a página do tamanho da antena cobre, e a forma decide quanto da área é aproveitável, o que a página da forma cobre. Entre duas pontas que você controla, a mais barata de mudar costuma ser a tag.
O casamento é uma medição
Vale seguir o método da nota em ordem. Calibre o analisador de rede nos próprios circuitos, um com carga de 50 ohms, um em curto, um em aberto, para que os parasitas do seu próprio circuito impresso façam parte da calibração em vez de serem uma surpresa. Depois meça a impedância da trilha nua da antena a 13,56 MHz, que é o ponto de partida que o casamento tem de levar até 50 ohms.
O exemplo mede 0,4648 ohm e uma reatância de 107,42 ohm, uma indutância de cerca de 1,26 µH, e a nota observa que um valor desses fica na borda da carta de Smith, o que torna o casamento mais difícil em vez de impossível. Um projeto que pula a medição não tem como saber em qual dos dois casos ele está.
Fator de qualidade contra largura de banda
Um casamento de três elementos é o que a nota recomenda, por uma razão: ele deixa quem projeta escolher o fator de qualidade em vez de herdá-lo. O Q é a razão entre a portadora e a largura de banda, e a nota escolhe 2 MHz de largura de banda para acomodar as bandas laterais superior e inferior das taxas de dados da ISO/IEC 15693 e da ISO/IEC 14443 A e B, o que dá um Q de cerca de 6,8 a 13,56 MHz.
A troca é direta. Um Q mais alto acopla com mais força e passa menos largura de banda, então um leitor sintonizado para alcançar pode parar de responder às taxas de dados mais rápidas; a largura das trilhas e o espaçamento entre as espiras são o que fixam essa impedância e esse Q numa antena impressa.
O que o circuito e a caixa mexem
Mantenha os planos de terra longe das trilhas da antena, diz a nota, e o mesmo vale para tudo o mais que conduz: uma bateria atrás do laço, uma tela, um parafuso, um invólucro metálico. O que eles fazem com a sua antena é o que o metal faz com uma tag, o que a página da dessintonia descreve do outro lado.
Então meça a antena onde ela vai morar. Um casamento ajustado num circuito nu e depois fechado dentro de uma caixa é um casamento para um circuito que não existe mais, e a falha aparece como alcance reduzido em vez de aparecer como um erro, que é o tipo mais difícil de atribuir.
Perguntas frequentes
Que alcance eu posso esperar?
Cerca de duas vezes a diagonal da antena, como regra prática para uma antena de leitor. A bobina da tag e o que está em volta mexem nisso a partir daí.
Por que um casamento de três elementos?
Porque ele deixa você escolher o fator de qualidade. Um casamento de dois elementos o fixa, e com ele a largura de banda que sobra.
De que largura de banda eu preciso?
O bastante para as bandas laterais dos protocolos que você lê. A nota da TI trabalha com 2 MHz, o que dá um fator de qualidade perto de 6,8 a 13,56 MHz.
Dá para copiar um projeto de referência?
Só junto com o circuito dele. O casamento depende das suas trilhas e dos seus planos de terra, então ele é medido no circuito que vai ser fabricado.