Resistencia en serie equivalente de antena RFID de 13,56 MHz

Estoy diseñando un sistema que utiliza el MFRC522 de NXP Semiconductors y tengo algunas dificultades para diseñar la antena.

NXP proporciona una guía de diseño de antena en la nota de aplicación AN1445 , aunque estoy atascado en la página 8 porque no puedo encontrar ninguna fórmula para calcular la resistencia en serie equivalente (Ra) de la antena. Quiero usar una antena microstrip rectangular y encontré la inductancia en serie equivalente (La) usando eDesignSuite de STM (vea la imagen a continuación).

La nota de aplicación proporciona detalles sobre la red de coincidencia y el requisito de coincidencia (50 ohmios), pero para calcular esto, se debe conocer el valor de Ra.

Soy consciente de que hay muchos módulos para aficionados disponibles llamados 'RC522' o similares, pero mi espacio requiere algo un poco más compacto, por lo que me gustaría diseñar la antena yo mismo.

Cualquier consejo sería muy apreciado. No soy un especialista en ingeniería de RF y microondas, por lo que pido disculpas de antemano si esta pregunta no es clara.

Extracto de la hoja de datos AN1445 Inductancia equivalente de antena

No soy un experto en RF, pero para mí es como encontrar la altura (grosor), el ancho y la longitud del cobre en el tablero y, a partir de eso, calcular la resistencia. Los diagramas me parecen un poco engañosos, ya que escuché de un amigo mío (que ES un experto en RF) que debe usar esquinas redondeadas para RF para evitar saltos de impedancia.
No puedo ver cómo Ra puede diferir significativamente de la resistencia de CC de la antena
13 MHz es lo suficientemente alto como para concentrar las corrientes en quizás las 10 micras superiores del cobre. ¿Es eso un gran problema? Utilizo 4MHz como la "frecuencia de la piel" de una lámina de cobre de 1 onza/pie cuadrado de espesor estándar, donde la profundidad de la piel es el espesor de la lámina de 35 micrones.

Respuestas (1)

No es tan fácil calcular Ra, aunque una aproximación cercana de Ra es la resistencia de CC de cobre Rdc de la bobina.

La razón por la que Ra no es exactamente Rdc es que a una frecuencia de 13,56 MHz, hay algo llamado efecto piel que impulsa la corriente desde el centro de cobre a la superficie de cobre y, por lo tanto, aumenta la resistencia.

Lo mejor que puede hacer es medir la frecuencia de resonancia de la bobina y cambiar sucesivamente el límite de sintonización C hasta que obtenga una coincidencia perfecta del controlador (generalmente 50 ohmios).

En general, no necesita preocuparse mucho por Ra en primer lugar, porque Ra simplemente define el factor de calidad Q (o ancho de banda B) de su circuito resonante LC.

Si puede conseguir un medidor LCR que pueda medir a la frecuencia de trabajo deseada (13,56 MHz), puede medir la resistencia Ra directamente en su primer prototipo y luego escalar su red correspondiente.
Gracias, haré una maqueta de un prototipo, aunque estaba tratando de evitar esto por razones de costo. Teniendo en cuenta su comentario, Stefan, ¿puedo aproximarme al valor de Ra usando la fórmula R = (rho * l) / A, donde rho es la resistividad del cobre en una PCB FR4 estándar con un peso de 1 oz, como punto de partida?
Sí, y también puedes aproximar la resistencia de la piel. Consulta este sitio.
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