Äquivalenter Reihenwiderstand einer 13,56-MHz-RFID-Antenne

Ich entwerfe ein System, das den MFRC522 von NXP Semiconductors verwendet, und ich habe ein bisschen Schwierigkeiten beim Entwerfen der Antenne.

NXP stellt unter dem Anwendungshinweis AN1445 einen Leitfaden zum Antennendesign zur Verfügung , obwohl ich auf Seite 8 feststecke, da ich keine Formeln zur Berechnung des äquivalenten Serienwiderstands (Ra) der Antenne finden kann. Ich möchte eine rechteckige Mikrostreifenantenne verwenden und habe die äquivalente Serieninduktivität (La) mit eDesignSuite von STM gefunden (siehe Abbildung unten).

Der Anwendungshinweis enthält Einzelheiten zum Anpassungsnetzwerk und zur Anpassungsanforderung (50 Ohm), aber um dies zu berechnen, muss der Wert von Ra bekannt sein.

Mir ist bekannt, dass es viele Bastlermodule mit der Bezeichnung 'RC522' oder ähnliches gibt, aber mein Platzbedarf etwas kompakter ist, weshalb ich die Antenne gerne selbst konstruieren möchte.

Jeder Rat wäre sehr willkommen. Ich bin kein Spezialist für HF- und Mikrowellentechnik, daher entschuldige ich mich im Voraus, wenn diese Frage unklar ist.

Auszug aus dem Datenblatt AN1445 Äquivalente Antenneninduktivität

Ich bin kein HF-Experte, aber für mich sieht es so aus, als würde man die Höhe (Dicke), Breite und Länge des Kupfers auf der Platine finden und daraus den Widerstand berechnen. Ich finde die Diagramme etwas irreführend, da ich von einem Unhold von mir (der ein HF-Experte IST) gehört habe, dass Sie abgerundete Ecken für HF verwenden sollten, um Impedanzsprünge zu vermeiden.
Ich kann nicht sehen, wie sich Ra erheblich vom Gleichstromwiderstand der Antenne unterscheiden kann
13 MHz ist hoch genug, um die Ströme vielleicht auf die oberen 10 Mikrometer des Kupfers zu konzentrieren. Ist das eine große Sache? Ich verwende 4 MHz als "Hautfrequenz" von Kupferfolie mit einer Standarddicke von 1 Unze/Quadratfuß, wobei die Hauttiefe die Foliendicke von 35 Mikrometern ist.

Antworten (1)

Es ist nicht so einfach, Ra zu berechnen, obwohl eine gute Annäherung an Ra der Kupfer-Gleichstromwiderstand Rdc der Spule ist.

Der Grund, warum Ra nicht genau Rdc ist, ist, dass es bei einer Frequenz von 13,56 MHz einen sogenannten Skin-Effekt gibt, der den Strom vom Kupferzentrum zur Kupferoberfläche treibt und somit den Widerstand erhöht.

Am besten misst du die Resonanzfrequenz der Spule und veränderst sukzessive die Abstimmkappe C, bis du eine perfekte Treiberübereinstimmung (normalerweise 50 Ohm) hast.

Im Allgemeinen müssen Sie sich in erster Linie nicht so sehr um Ra kümmern, da Ra lediglich den Qualitätsfaktor Q (oder die Bandbreite B) Ihres LC-Schwingkreises definiert.

Wenn Sie ein LCR-Meter in die Hände bekommen, das bei Ihrer gewünschten Arbeitsfrequenz (13,56 MHz) messen kann, können Sie den Widerstand Ra direkt an Ihrem ersten Prototypen messen und dann Ihr Anpassungsnetzwerk skalieren.
Danke, ich werde einen Prototypen nachbauen, obwohl ich das aus Kostengründen vermeiden wollte. Kann ich in Anbetracht Ihres Kommentars Stefan den Wert von Ra annähern, indem ich die Formel R = (rho * l) / A verwende, wobei rho der spezifische Widerstand von Kupfer auf einer Standard-FR4-Leiterplatte mit einem Gewicht von 1 Unze als Ausgangspunkt ist?
Ja, und Sie können auch den Hautwiderstand annähern. Überprüfen Sie diese Seite.
Äquivalenter Reihenwiderstand einer 13,56-MHz-RFID-Antenne
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