NFC-antennes uitgelegd: Hoe ze werken en waarom ze belangrijk zijn

NFC-antenne

Heb je een NFC-antenne nodig voor je schakelingproject, maar begrijp je niet hoe het werkt? Dan lees je het juiste artikel.

In essentie werken NFC-antennes in NFC-compatibele apparaten zoals tags of een NFC-uitgeruste smartphone.

Bovendien is het makkelijk om NFC-antennes te verwarren met andere standaardantennes zoals dipolen en hoornantennes.

Interessant genoeg zijn NFC-antennes helemaal niet als gewone antennes. Ze lijken meer op grote spoelen (inducties).

In dit artikel leer je meer over wat deze antennes zijn, hoe ze werken, en nog veel meer.

Laten we beginnen!

Wat is een NFC-antenne?

NFC-antennes helpen bij het overdragen van data in NFC-apparaten. Opvallend is dat NFC-antennes lusstructuren hebben en op lage frequenties werken.

NFC-antenne op een NFC-apparaat

In wezen is NFC een communicatiemethode die korte afstanden vereist. Als gevolg hiervan is het ontwerp van de NFC-antenne eenvoudig en makkelijk.

Daarnaast gebruiken NFC-antennes een snelle tweewegse lees- en schrijfbewerking over een bereik van detectieafstanden van niet-metallische en metallische substraten. Daarom zijn NFC-antennes de keuze voor RFID, betalingssystemen en apparaatkoppelingsapplicaties.

Wat de structuur betreft: de Near Field Communication (NFC)-antenne is een spoelinductie gekoppeld aan condensators die een parallel resonant LC-circuit vormen.

Spoelinductie

Hoe werken NFC-antennes?

In de wereld van veldcommunicatie heb je twee apparaten nodig om NFC tot stand te brengen: één actief NFC-apparaat (NFC-uitgeruste smartphone of NFC-lezer) en een passief apparaat (NFC-tag).

Wanneer het actieve apparaat een lokaal magnetisch veld genereert, induceert het een elektrische stroom in de antenne van het passieve apparaat.

NFC-uitgeruste smartphone

De elektrische stroom in de antenne voedt de NFC-chip. Vervolgens creëert het een ander magnetisch veld dat het actieve apparaat kan lezen, wat dataoverdracht mogelijk maakt.

NFC-antennes hebben uitstekende ontwerpen die hen laten resoneren op de gewenste 13,56 MHz frequentie. Hun ontwerp zorgt er ook voor dat de werking effectief is.

Een NFC-antenne met een slecht ontwerp heeft meestal een verkeerde afstemming en resoneren niet op een ideale frequentie. Niet alle NFC-tags hebben dus dezelfde scanafstandsprestaties.

NFC-tag

Het is ook belangrijk om te weten dat de dikte van een NFC-antenne de prestaties niet beïnvloedt. Daarom zijn NFC-antennes dun.

Grootte en vorm van NFC-antennes

De grootte van je NFC-antenne is een andere factor die de prestaties beïnvloedt. In wezen neemt de leesafstand van een NFC-antenne toe naar mate de grootte toeneemt. Met andere woorden: hoe groter de antenne, hoe langer het leesbereik.

NFC-antennes hebben ook verschillende vormen, elk met een specifieke functie. Deze vormen zijn:

• Rechthoekige NFC-antennes: deze NFC-antennes bieden een uitstekende algehele prestatie en een prima werkvolume. Hun nabijheid aan metaal kan de prestaties echter verminderen. Gelukkig lossen ferriet-ondersteunde opties dit probleem op.

Smartphone-hoes met rechthoekige NFC-antenne

• Ronde NFC-antennes: de ronde NFC-antenne is vergelijkbaar met de rechthoekige varianten, en ook hier kunnen metaalnabijheidsproblemen worden opgelost met ferrietafscherming.

Ronde NFC-antenne

• Draadgewonden ferrietkern-tag-antennes: deze NFC-antennes werken het beste voor toepassingen waar de ruimte beperkt is tot één as. Ze bieden ook een groter bereik in een specifieke as.

NFC-antenneontwerp: Belangrijke overwegingen

Er zijn twee cruciale dingen om te overwegen bij het ontwerpen van je NFC-antenne: de optimale leesafstand en de betrouwbaarheid van je NFC-apparaat. Je eerste stap moet zijn om je eisen te bepalen.

Het ontwerpen van de juiste antenne hangt af van de vereisten van de applicatie. Je kunt beginnen met het ontdekken wat je nodig hebt voordat je andere eisen toevoegt.

Daarna overweeg je de kenmerken en vormfactoren van je eindproduct. Ook de beschikbare ruimte en grenzen voor je NFC-antenne zijn de moeite waard om te overwegen.

Hiermee krijg je een duidelijker beeld van het type antenne dat je wilt. Als je applicatie bijvoorbeeld een maximale leesafstand vereist, kun je geen laag-energieverbruikontwerp gebruiken.

Stappen voor NFC-antenneontwerp

1. Kies een NFC-product.
2. Kies een C_tun-waarde en stel de F₀-doelwaarde in, bereken vervolgens de L_A op basis van C_tun en F₀.
3. Definieer de afmetingen van de antenne en matrix.
4. Ontwerp de matrix met: L_A, L_A gedeeld door 5%, L_A – 5%.
5. Maak en ken spoelprototypen.
6. Kies de beste spoelparameters.
7. Definieer de parameters voor de tweede run en antennematrix.
8. Ontwerp de matrix met: L_A, L_A gedeeld door 2%, L_A – 2%.
9. Differentieer de spoelprototypen en kies de beste spoelparameters.

De bovenstaande afbeelding toont het complete stappenproces voor het ontwerpen van een NFC-antenne.

Andere antenneopties

Je kunt geëtste antennes vinden op NFC-inlays of stickers. Maar de meer geavanceerde, hoogwaardige disctags en NFC-producten zoals sleutelhangers en polsbanden gebruiken andere antennealternatieven. Deze alternatieven komen in twee categorieën: koperdraadspoelen en PCB-antennes.

Koperdraadspoelantennes hebben meestal grote scanafstanden. Het aantal windingen kan de effectieve lengte vergroten voor een breder leesbereik.

Koperdraadspoel

Aan de andere kant zijn PCB-antennes dubbelzijdige printplaten. Je kunt de antenne aan beide kanten etsen om de effectieve lengte van de antennes te vergroten.

PCB-antenne

Als je ze correct maakt, kunnen PCB-antennes uitstekende prestaties en hoge betrouwbaarheid garanderen. Deze antennes hebben echter duurdere industrietags.

NFC-antennetesten

Je kunt de volgende testen uitvoeren om de prestaties van je NFC-antenne te controleren:

• NFC Forum-tests: deze test is nuttig voor NFC Forum-apparaten zoals mobiele telefoons, P2P, en lezer- & kaartmodules. Je kunt een NFC-nalevingscertificaat verkrijgen na een verplichte NFC Forum-test voor NFC Forum-apparaten.

• ISO/IEC 14443-tests: ideaal voor PICC/PCD, type A en B met 106, 212, 424, 848 kbps bitsnelheden.

• EMVCo-tests: werkt voor PICC/PCD, type A en B met alleen 106 kbps bitsnelheid.

Veelgestelde vragen

Hoe groot kan een NFC-antenne zijn?

De grootte van je NFC-antenne hangt af van je applicatie. Over het algemeen bieden grotere antennes meer leesbereik. Wees ervoorzichtig om het niet groter te maken dan nodig.

Kun je NFC versterken?

Een groot bereik verkrijgen met een NFC-apparaat is onmogelijk. Je kunt NFC dus niet versterken.

Hoe sluit ik mijn NFC-antenne aan?

Met een NFC-tag kun je je antennespoel aansluiten op pinnen 2 en 3 van de IC.

Waarvoor wordt een NFC-antenne gebruikt?

NFC-antennes werken voor NFC-compatibele mobiele telefoons, portemonnees, dataloggers, betalingslezer, betalingsservices, NFC-kaarten zoals bankkaarten, RFID-beveiliging en andere toepassingen.

NFC-betalingslezer

Conclusie

NFC-antennes zijn cruciale componenten van elk NFC-apparaat. Zonder het zou er geen communicatie zijn tussen NFC-apparaten op korte afstand.

Zoals we eerder zeiden, verschillen NFC-antennes van gewone antennes. Ze zijn spoelinducties die op lage frequenties werken en nabijgelegen magnetische velden omzetten in energie.

Heb je vragen over NFC-tags en antennes? Neem gerust contact met ons op, we helpen je graag verder.