Diseño de antena RFID de 13,56 MHz integrado

Recientemente me topé con una llave NFC dos en uno diseñada por N-O-D-Ey quedé asombrado.

Aunque su propósito original es la seguridad, me encanta la idea de usar el interruptor táctil para decidir qué chip NFC responde al lector. Así que quería construirme una versión mifare 1k.

Pero como dice en la descripción:

La antena en sí fue diseñada utilizando este útil generador en línea y tiene suficiente inductancia para ejecutar un chip a la vez. También está sintonizado intencionalmente justo fuera del estándar NFC de 13,56 MHz, por seguridad, por lo que básicamente debe colocar la etiqueta directamente sobre el lector para que funcione.

Esta parte me acaba de dar dolor de cabeza. Quería convertirme en uno de estos por la comodidad de llevar varios chips NFC en un paquete pequeño, así que me gustaría que respondiera al lector desde una distancia razonable.

Definitivamente no tengo experiencia en el diseño de antenas, así que investigué un poco.
La mayoría de las etiquetas Mifare utilizan una bobina de alambre delgado como antena. Esas antenas tienen un gran hueco en el medio y, hasta donde yo sé, si las vueltas de la bobina son las mismas, un hueco (área) de antena más grande puede hacer que la etiqueta responda desde una distancia mayor.

Pero, en N-O-D-Eel diseño de , usa un cable mucho más ancho y llena toda la antena.ingrese la descripción de la imagen aquí



lo que me da mucha curiosidad.
La mayoría de las antenas NFC impresas en una PCB son de cable ancho con pocas vueltas, ¿por qué no hacen un cable más delgado con más vueltas y un hueco más grande?

Al principio, me preguntaba si llenar el área de la antena tendría un efecto negativo en la inductancia, pero ST edesign suitesé que llenar el área central puede incluso aumentar la inductancia. El diseño de la antena integrada y la antena de bobina me parece conflictivo. Me pregunto qué tipo de diseño es el más adecuado para la impresión de PCB y me gustaría saber la diferencia entre usar cables anchos y delgados para antenas.ingrese la descripción de la imagen aquí


Estos sistemas NFC en realidad no usan lo que la gente de antena y RF llama "antenas", ya que todos funcionan en el campo cercano. Sospecho que aquí es importante obtener un factor Q muy bueno, lo que requiere que la ESR de la bobina sea baja. El efecto piel probablemente no sea un gran problema todavía en estas frecuencias.
¡Gracias por tus consejos! Leí el documento técnico AN1445 y ahora sé que la inductancia debe estar entre 300 nH y 3 µH. Y cuantas más vueltas puede haber más problema de acoplamiento. Entonces ahora mi pregunta es: si cada vez que uso mi etiqueta, no habrá otras etiquetas NFC cerca de ella, ¿es mejor para mí aumentar los giros para apuntar a una inductancia más cercana a 3 µH? (por ejemplo, ¿mayor inductancia significa mayor distancia de respuesta?)
Y como no soy ingeniero de ningún tipo, lamento no poder hablar realmente de la parte matemática del diseño de antenas... Solo puedo intentar dibujar una antena en Eagle usando los parámetros proporcionados por ST edesign suite. Debería funcionar si lo dibujo correctamente, ¿verdad?
@Nipo ¡Ya veo! Nunca he visto este documento antes. ¡Es lo que he estado buscando durante tanto tiempo! (Uso de palabras no técnicas para explicar cosas técnicas). ¡Muchas gracias!

Respuestas (1)

Documentos de referencia interesantes:

Básicamente dicen que:

  • la distancia de lectura estará relacionada con el diámetro de la antena,
  • la inductancia debe mantenerse en el rango de 0,3-3 µH.

Aquí se enfrenta a una comunicación NFC "pasiva" (en terminología específica). Esto se hace a través de la modulación de carga. El medio de comunicación es un transformador[1].

Al ser un transformador, el voltaje en los polos de la bobina secundaria es un factor del número de vueltas. Entonces, cuantas más vueltas, más voltaje (y menos corriente). Debido a que usamos circuitos integrados digitales con diodos de sujeción en el lado secundario, tener más voltaje allí genera poco interés: fluirá a través de los diodos de sujeción y básicamente será inútil.

Otra consideración de diseño importante para una placa de circuito impreso con antena y componentes es que no debe bloquear el campo magnético con los chips y las pistas. Mantenga el rastro de la antena en la región exterior de la placa, coloque los componentes en el medio.

1: Entonces hablar de antena está algo mal, pero esta es la terminología habitual, así que la mantendremos. La comunicación "activa", por otro lado, se parece mucho más al uso de antenas; es por eso que los requisitos de la antena NFC son diferentes dependiendo de si tiene la intención de utilizar solo métodos de comunicación pasivos o ambos.

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