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Evoluzione del tuning nelle antenne HF a 13,56 MHz

Come è cambiato il tuning delle antenne RFID in banda HF? La nostra esperienza inizia 16 anni fa!

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Tuning Board FEIG ID ISC.MAT-B utilizzata per la calibrazione di un'antenna custom realizzata in tubo di rame

Tuning Board FEIG ID ISC.MAT-B utilizzata per la calibrazione di un’antenna custom realizzata in tubo di rame

Tecnologia
RFID HF passiva (13,56 MHz)
Data/Revisione
Aprile / rev. 1.0
Riferimenti
FEIG ISC.ANT.MAT-A
FEIG ISC.ANT.SAT
FEIG ISC.DAT-A
FEIG ISC.MAT-S

Partiamo da un presupposto: la tecnologia HF richiede che le antenne HF siano dei loop chiusi con opportune tuning Board in modo da risuonare alla frequenza di 13.56 MHz. 
I campi di utilizzo di questa tecnologia sono molteplici e molto spesso l’antenna dimensionata opportunamente per rispondere al meglio alle criticità dell’applicazione non esiste: di qui la necessità di progettare e realizzare antenne HF custom che vengano incontro alle necessità applicative.

Cos’è un’antenna: per definizione antenna non è altro che “un dispositivo in grado di emettere e ricevere delle onde elettromagnetiche”. Dal lato meramente costruttivo, l’antenna è un materiale conduttore con un opportuno circuito di tuning che le permette di funzionare ad una determinata frequenza: nel caso della tecnologia HF a 13.56MHz, il conduttore è un loop chiuso solitamente di rame (tubo o nastro), piuttosto che un cavo coassiale. La tuning board invece non è altro che una “scheda elettronica”.

La soluzione FEIG: Feig Electronic, il produttore tedesco di riferimento sullo scenario internazionale dei sistemi in tecnologia HF, per venire incontro alle sempre maggiori richieste di customizzazione delle antenne ha realizzato e messo in commercio la prima Tuning Board per la realizzazione di antenne HF personalizzate denominata ID.ISC.MAT-A


Tuning Board FEIG ISC.MAT-A per realizzazione di antenne custom funzionanti a 13.56 MHZ

Tuning Board FEIG ISC.MAT-A per realizzazione di antenne custom  a 13.56 MHZ

Nel passato si utilizzavano dei fogli di calcolo, che prendevano in considerazione la dimensione dell’antenna e l’induttanza del materiale impiegato, si ricavavano dei “valori” che, con l’ausilio di un’apposita tabella, indicavano all’operatore quali Jumper della Board era necessario “chiudere” per ottenere la frequenza desiderata.
Per la verifica dei risultati veniva utilizzato un oscilloscopio in modo da poter analizzare forma ed ampiezza dell’onda generata e con ausilio di un rosmetro collegato tra il reader e antenna si potevano effettuare delle correzioni in modo da ottenere le performance ottimali.

Contestualmente alla ISC.MAT-A, alla fine degli anni 90 Feig introduce sul mercato un’altra board di Tuning:  ID ISC.SAT più comunemente chiamata SAT, acronimo di “Static Antenna Tuner”

FEIG ISC.SAT-A, tuning board per antenne HF

FEIG ISC.SAT-A, tuning board per antenne HF

Utilizzando uno “Static Antenna Tuning Controller” (ID ISC.SAT-C) ed il software Isostart 07.XX.XX era possibile effettuare il tuning automatizzato dell’antenna senza dover necessariamente effettuare elaborati calcoli: il tempo necessario per effettuare un corretto tuning dell’antenna  passa da circa 1 ora ad una decina di minuti!

Tuning di un'antenna custom utilizzando il tuning Controller ISC.SAT-C

Tuning di un’antenna custom utilizzando il Controller ISC.SAT-C

All’inizio del 2005 FEIG lancia sul mercato la Tuning Board ID ISC.DAT-A che rivoluziona il modo di effettuare il tuning delle antenne: ID ISC.DAT-A è stata progettata infatti per la calibrazione automatica delle antenne che operano alla frequenza di 13,56 MHz.  Sfruttando il cavo coassiale RG58,  i comandi  per effettuare la calibrazione vengono trasmessi attraverso il collegamento d’antenna e i parametri di tuning vengono misurati  nelle reali condizioni operative e calcolati a bordo della stessa attraverso processore integrato.

ID ISC.DAT-A - Dynamic Antenna Tuning Board RFID HF

ID ISC.DAT-A – Dynamic Antenna Tuning Board RFID HF. Realizzazione di Antenne RFID HF custom con taratura automatica

Altra caratteristica vincente della DAT è la possibilità, quando non interrogata da un reader, di aprire il loop evitando quindi interferenze con altre antenne poste nelle vicinanze. Questa caratteristica, unitamente alla possibilità di essere collegata, alimentata e gestita da un ID ISC.ANT.MUX, permette la proliferazione di gate e tunnel per il riconoscimento massivo di tag HF. 
Ora il tempo necessario per la calibrazione dell’antenna è di qualche minuto!
Dall’esperienza maturata con la DAT, FEIG nel 2007 rilascia un nuova Tuning Board: ID ISC.MAT-B.

ISC.MAT-S Antenna Tuning Board RFID HF con auto-switch

ISC.MAT-S Antenna Tuning Board RFID HF con auto-switch

Caratteristica principale della nuova scheda è che se da un lato, tramite opportune formule, è possibile calcolare l’impostazione dei Jumper in funzione della forma dell’antenna e del materiale utilizzato per la sua realizzazione ed effettuare quindi il tuning, dall’altro l’impostazione dei Jumper viene ricavata con l’ausilio del programma Isostart e di una DAT collegata al prototipo dell’antenna stessa. Isostart infatti una volta effettuato il Tuning dell’antenna con ausilio della tecnologia  DAT riporta a video il valore delle Capacità C1 e C2. Inserendo tali valori in un foglio di calcolo è possibile istantaneamente sapere quali jumper chiudere sulla MAT-B. Si sostituisce a questo punto la DAT con la MAT e l’antenna, perfettamente calibrata, è pronta per utilizzo.

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