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Forum: HF, Funk und Felder Magnetische Antennen für RFID - Simulation, Auslegung


Autor: Daniel (Gast)
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Guten Tag,

ich beschäftige mich derzeit hobby-technisch ein wenig mit RFID und dem 
ganzen Drumherum. Ich habe mir bereits das RFID-Handbuch durchgelesen.
Weiterhin habe ich mir auch die Tools zum Antennendesign der Funker 
angeschaut wie NEC und dergleichen. Es werden ja diverse Beispiele für 
Antennen zu den Tools mitgeliefert, wie YAGI-Antennen etc. Dies sind 
jedoch immer Antennen für den HF-Bereich.

Nun stelle ich mir jedoch die Frage, wie im niederfrequenteren 
RF-Bereich Antennen designed/entworfen, verifiziert und simuliert 
werden. Insbesondere geht es mir bei meiner Frage um den Bereich 
magnetischer Kopplung.

Nehmen wir bspw. den Bereich 13,56MHz. Wie wird für diesen Bereich die 
perfekte Antenne entworfen und simuliert? Viele haben sicherlich schon 
mal einen RFID-Reader mit den Rahmenantennen/Rahmeninduktivitäten 
gesehen. Wenn es um sehr kurze Distanzen geht sieht man auch die 
berühmte Leiterplattenantenne als planare Spiralspule.

Mir ist bisher nicht klar geworden wie diese ausgelegt sind. Wo setzt 
man die richtige Induktivität an? Schließlich gibt es viele 
L-C-Kombinationen nur die richtige Wahl wird sicherlich einen 
entscheidenen Einfluss auf die "Qualtität der Kommunikation" aufgrund 
des Kopplungsfaktors haben.

Beim Backscattering ist es nach meinem Empfinden noch dramatischer. Ich 
kann die Antenne ja nicht beliebig groß machen, da die Induktivität nur 
einen Teil des magnetischen Flusses abbekommt, der Rest wird frei in den 
Raum gestrahlt. Ist die Antenne geometrisch zu groß, dann fällt der 
Fluss durch das Tag irgendwann ja gar nicht mehr ins Gewicht.

Womit lässt sich die Kopplung zwischen der in Resonanz befindlichen 
Antenne und dem resonanten Tag simulieren? Gibt es da im Bereich freier 
Tools und OpenSource überhaupt Möglichkeiten?

Viele Fragen und Fragezeichen. Ich freue mich auf einen regen 
Gedankenaustausch und hoffe viele nützliche Informationen.

Freundliche Grüße, Daniel

Autor: Herbert (Gast)
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Magnetic Loop Antennen für den KW Bereich werden so ausgeführt,dass die 
Leiterschleife lamda 1/4 der höchsten zu nutzenden Frequenz beträgt.Dort 
hat die Loop auch ihren größten Wirkungsgrad.Meine Loop zb.hat einen 
Umfang von 2,5 m und ist für 10 Meter ausgelegt.Ich sende mit ihr aber 
auch auf 20 Meter natürlich mit veringertem Wirkungsgrad und auf allen 
Bändern (17 ,15 ,12 Meter)dazwischen.Die Eikoppelschleife beträgt etwa 
1/5 der großen Schleife. Abgestimmt wird meine Antenne mit einem 
Schrittmotot und einem Schneckenrad.Dies ist notwendig ,da der 
Resonanzpunkt spitz ist wie eine Nadel.Der sich veränderte Wirkungsgrad 
ist somit eine Reaktion auf das sich verändernte LC Verhältnis und der 
Nutzfrequenz.Gute Literatur darüber gibt es zur genüge im Netz.

Autor: Herbert (Gast)
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Nachtrag:Von DG0KW gibt es einen Magetic Loop Rechner im Netz zum 
dowlnoaden!

Autor: branadic (Gast)
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@ Herbert,

die Frage des TE bezog sich aber auf RFID und nicht auf 
Kurzwellenantennen des Amateurfunks. Und wenn man sich diverse Reader 
anschaut finden sich dort, wie der TE richtig geschrieben hat, im 
Randbereich des Readers mehrere Leiterschleifen zu einem hübschen Paket 
verschnürt.
Diese dürften zwar grundsätzlich den gleichen physikalischen Grundlagen 
entsprechen, aber dennoch anders als deine Magentic Loop für das Senden 
auf Kurzwelle ausgeführt sein.

branadic

Autor: ---- (Gast)
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In der Application Note AN144511 von NXP wird der praktische Ablauft zum 
Anpassen von RFID Antennen beschrieben. Da stehen auch einige Ratschläge 
zum Antennendesign drin. IMO ein gutes Dokument, wenn man schnell einen 
gut funktionierenden Reader bauen will.

Autor: Herbert (Gast)
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Daniel schrieb:
> Nehmen wir bspw. den Bereich 13,56MHz.

Daniel stellte ein Paket von Fragen ,eine davon habe ich versucht kurz 
zu erläutern.Mit RFID habe ich mich noch nicht herumgeschlagen...

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Eine RFID Antenne hat als Reichweite etwa den Durchmesser. Und ja, fuer 
mehr Durchmesser braucht man auch mehr Leistung, aber mit 1 Watt sollte 
man bei 1m sicher dabei sein. Am besten baut man so eine Antenne mit 
einigen Windungen Draht auf. Die Grossen (1m) haben nur eine Windung.

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