Sviluppo di antenne
Sviluppiamo antenne magnetiche a campo vicino per compiti di accoppiamento definiti tra dispositivo e stazione remota. I fattori decisivi sono il volume di lavoro desiderato, l'ambiente di installazione e l'impianto elettrico complessivo. Questo crea un'antenna, che progettiamo insieme al suo adattamento e all'elettronica associata.
Le antenne magnetiche a campo vicino utilizzano prevalentemente l'accoppiamento induttivo tramite il campo magnetico alternato nell'area di lavoro prevista. Un circuito percorso da corrente crea un flusso magnetico che induce una tensione in un secondo circuito. L'accoppiamento dipende dalla geometria, dalla distanza e dall'orientamento reciproco. Ecco perché definiamo prima della progettazione in quali posizioni l'energia o i dati devono essere trasmessi e quali deviazioni di posizione sono consentite.
Possibili attività di progetto sono LF-RFID a 125 o 134,2 kHz nonché HF-RFID e NFC a 13,56 MHz. Chiariremo quale interfaccia e quali requisiti standard sono rilevanti in base al vostro prodotto. Consideriamo anche gli accoppiatori induttivi specifici del cliente e le aree di campo locali definite. Frequenza, potenza e distanza operativa consentita vengono determinate in modo specifico per il progetto.
Confrontiamo i loop dei circuiti stampati, gli avvolgimenti dei cavi e, se l'attività è adatta, i progetti supportati da ferrite. L'area del circuito, il numero di spire, la larghezza del conduttore, la spaziatura dei conduttori e il materiale influenzano l'induttanza, le perdite e le capacità parassite. Lo spazio disponibile da solo non determina la geometria adatta. Anche la controantenna e la distribuzione del campo desiderata fanno parte della progettazione.
Parti metalliche, piani di massa, batterie e alloggiamenti possono disaccordare l'antenna e modificare l'accoppiamento. Esaminiamo la sua posizione rispetto al loop e controlliamo se la distanza, un percorso modificato del conduttore o un materiale di ferrite adatto migliorano l'integrazione. Selezioniamo le ferriti in base alla frequenza operativa e al carico. Le perdite materiali e, se necessario, la saturazione ne limitano l'utilità e vengono prese in considerazione nella progettazione.
Un fattore di qualità elevato può favorire l’amplificazione in risonanza, ma restringe la larghezza di banda utilizzabile. Per la trasmissione dei dati, anche la modulazione e il comportamento transitorio devono essere adatti al sistema. Scegliamo quindi il fattore di qualità sotto carico in base all’applicazione e consideriamo l’antenna insieme al driver, al ricevitore e alla controparte.
La sintonizzazione della risonanza, l'adattamento dell'impedenza e, se necessario, lo smorzamento mirato sono coordinati nella progettazione del circuito. Teniamo in considerazione le tolleranze dei componenti, i cavi di collegamento e i parassiti dei circuiti stampati. Per i sistemi strettamente accoppiati, controlliamo anche come le diverse distanze e condizioni di carico influiscono sulla risonanza, sulla corrente e sulle tensioni. Un buon valore di adattamento d’impedenza sul singolo punto di misura viene quindi integrata dalla valutazione del campo operativo previsto.
Il nostro processo di sviluppo combina considerazioni elettromagnetiche con simulazione di circuiti e sintonizzazione pratica. Creiamo il layout dell'antenna e la rete di adattamento, costruiamo prototipi e misuriamo le relative proprietà elettriche. A seconda del compito esaminiamo l'impedenza, la frequenza di risonanza, il fattore di qualità, il comportamento di trasmissione e l'accoppiamento in posizioni rappresentative.
La valutazione finale viene effettuata, se possibile, con la custodia, l'elettronica e la stazione remota nella disposizione prevista. Documentiamo le condizioni di misurazione, i valori dei componenti e il range di lavoro raggiunto. Ciò consente di valutare in modo specifico modifiche alla meccanica, ai circuiti stampati o agli elenchi dei componenti. Per l'inizio del progetto sono particolarmente utili uno schizzo dello spazio di installazione, le informazioni sui materiali vicini, la frequenza operativa e l'interfaccia, nonché le distanze target e gli orientamenti.
Dipende dalle dimensioni dell'antenna, dalla stazione remota, dalla frequenza operativa, dalla potenza e dall'ambiente di installazione. Definiamo quindi un'area di lavoro spaziale con gli orientamenti consentiti e la controlliamo sulla struttura.
Il metallo influenza le perdite, la risonanza e la distribuzione del campo. Controlliamo la disposizione specifica e le possibili misure come distanza, modifiche della geometria o ferrite. La sintonizzazione finale avviene nell'ambiente di installazione previsto.
Una sonda EMC a campo vicino viene utilizzata per misurazioni locali del campo elettromagnetico. Un'antenna di comunicazione induttiva è invece progettata per l'accoppiamento con un dispositivo corrispondente definito. La sonda di misura, l'accoppiatore e l'antenna per campo lontano hanno compiti e criteri di progettazione diversi.
IL VOSTRO PROSSIMO PASSO
Chiariamo i vostri obiettivi e il relativo ambito di sviluppo.