Integriertes 13,56-MHz-RFID-Antennendesign

Ich bin kürzlich auf einen Zwei-in-Eins-NFC-Schlüssel gestoßen , der von entworfen wurde, N-O-D-Eund war erstaunt.

Obwohl sein ursprünglicher Zweck der Sicherheit dient, finde ich die Idee toll, den Taktschalter zu verwenden, um zu entscheiden, welcher NFC-Chip auf das Lesegerät reagiert. Also wollte ich mir eine mifare 1k Version davon bauen.

Aber wie in der Beschreibung steht:

Die Antenne selbst wurde mit diesem nützlichen Online-Generator entworfen und hat genug Induktivität, um jeweils einen Chip zu betreiben. Es ist aus Sicherheitsgründen auch absichtlich knapp außerhalb des 13,56-MHz-NFC-Standards abgestimmt, sodass Sie das Tag im Grunde genommen direkt auf das Lesegerät legen müssen, damit es funktioniert.

Dieser Teil hat mir nur Kopfschmerzen bereitet. Ich wollte mir einen davon machen, um bequem mehrere NFC-Chips in einem kleinen Paket zu tragen, also möchte ich, dass er aus angemessener Entfernung auf das Lesegerät reagiert.

Ich habe definitiv keine Erfahrung im Antennendesign, also habe ich ein wenig recherchiert.
Die meisten Mifare-Tags verwenden eine dünne Drahtspule als Antenne. Diese Antennen haben einen großen Hohlraum in der Mitte, und soweit ich weiß, kann ein größerer Antennenhohlraum (Fläche) dazu führen, dass das Tag aus größerer Entfernung reagiert, wenn die Windungen der Spule gleich sind.

Aber in N-O-D-Eseinem Design verwendet er einen viel breiteren Draht und füllt die gesamte Antenne aus.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein



was mich echt neugierig macht.
Die meisten auf eine Leiterplatte gedruckten NFC-Antennen sind breite Drähte mit wenigen Windungen, warum stellen sie keinen dünneren Draht mit mehr Windungen und größeren Hohlräumen her?

Zuerst habe ich mich gefragt, ob das Füllen des Antennenbereichs die Induktivität negativ beeinflussen würde, aber ST edesign suiteich weiß, dass das Füllen des mittleren Bereichs die Induktivität sogar erhöhen kann. Das Design von Bordantenne und Spulenantenne erscheint mir widersprüchlich. Ich frage mich, welche Art von Design am besten für den Leiterplattendruck geeignet ist, und würde gerne den Unterschied zwischen der Verwendung von breiten und dünnen Drähten für Antennen kennen.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein


Diese NFC-Systeme verwenden nicht wirklich das, was Antennen und HF-Leute "Antennen" nennen, da sie alle im Nahfeld arbeiten. Ich vermute, dass es hier wichtig ist, einen sehr guten Q-Faktor zu bekommen, was einen niedrigen ESR der Spule voraussetzt. Der Skin-Effekt ist bei diesen Frequenzen wahrscheinlich noch kein allzu großes Problem.
Danke für eure Ratschläge! Ich habe das technische Dokument AN1445 gelesen und weiß jetzt, dass die Induktivität zwischen 300 nH und 3 µH liegen sollte. Und je mehr Umdrehungen, desto mehr Kopplungsprobleme können auftreten. Jetzt lautet meine Frage: Wenn sich immer, wenn ich mein Tag verwende, keine anderen NFC-Tags in der Nähe befinden, ist es dann besser für mich, die Windungen zu erhöhen, um eine Induktivität anzustreben, die näher an 3 µH liegt? (z. B. Bedeutet eine größere Induktivität einen größeren Ansprechabstand?)
Und da ich kein Ingenieur bin, tut es mir leid, dass ich den mathematischen Teil des Antennendesigns nicht wirklich sprechen kann ... Ich kann nur versuchen, eine Antenne in Eagle mit den von ST edesign suite angegebenen Parametern zu zeichnen. Es sollte funktionieren, wenn ich es richtig zeichne, oder?
@ Nipo Oh, ich verstehe! Ich habe dieses Dokument noch nie gesehen. Es ist das, wonach ich so lange gesucht habe! (Benutzt ein Nicht-Techniker-Wort, um technische Dinge zu erklären.) Vielen Dank!

Antworten (1)

Interessante Referenzdokumente:

Sie sagen im Grunde Folgendes:

  • Leseabstand hängt vom Antennendurchmesser ab,
  • Die Induktivität sollte im Bereich von 0,3-3 µH gehalten werden.

Hier stehen Sie einer „passiven“ (in der Fachterminologie) NFC-Kommunikation gegenüber. Dies geschieht durch Lastmodulation. Kommunikationsmedium ist ein Transformator[1].

Da es sich um einen Transformator handelt, ist die Spannung an den Polen der Sekundärspule ein Faktor der Anzahl der Windungen. Je mehr Windungen also, desto mehr Spannung (und desto weniger Strom). Da wir digitale ICs mit Klemmdioden auf der Sekundärseite verwenden, ist es wenig interessant, dort mehr Spannung zu haben: Sie fließt durch Klemmdioden und ist im Grunde nutzlos.

Eine weitere wichtige Designüberlegung für eine Leiterplatte mit Antenne und Komponenten ist, dass Sie das Magnetfeld nicht mit den Chips und Leiterbahnen blockieren sollten. Antennenspur am äußeren Bereich der Platine lassen, Bauteile in der Mitte platzieren.

1: Dann ist es etwas falsch, von Antenne zu sprechen, aber das ist die übliche Terminologie, also behalten wir sie bei. Die „aktive“ Kommunikation hingegen ähnelt eher der Verwendung von Antennen – daher sind die Anforderungen an NFC-Antennen unterschiedlich, je nachdem, ob Sie nur passive oder beide Kommunikationsmethoden verwenden möchten.

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