NFC 안테나 설명: 작동 원리와 중요성

NFC 안테나

회로 프로젝트에 NFC 안테나가 필요하지만 어떻게 작동하는지 이해하지 못하셨나요? 네라면 이 글을 읽고 계신 게 맞습니다.

사실 NFC 안테나는 태그나 NFC 탑재 스마트폰 같은 NFC 준수 장치에서 작동합니다.

또한 다이폴과 혼 안테나 같은 다른 표준 안테나와 NFC 안테나를 혼동하기 쉽습니다.

흥미롭게도 NFC 안테나는 일반 안테나와 전혀 다릅니다. 큰 인덕터와 더 비슷합니다.

이 글에서 이 안테나가 무엇인지, 어떻게 작동하는지 등에 대해 더 배우게 됩니다.

일해봅시다!

NFC 안테나란 무엇인가요?

NFC 안테나는 NFC 장치에서 데이터를 전송하는 데 도움을 줍니다. 흥미롭게도 NFC 안테나는 루프 구조를 가지며 낮은 주파수에서 동작합니다.

NFC 장치의 NFC 안테나

사실 NFC는 짧은 거리를 필요로 하는 통신 방법입니다. 결과적으로 NFC 안테나의 설계는 간단하고 쉽습니다.

또한 NFC 안테나는 비금속 및 금속 기판에서 감지 거리 범위에 걸쳐 빠른 양방향 읽기/쓰기 동작을 활용합니다. 따라서 NFC 안테나는 RFID, 결제 시스템, 장치 페어링 응용 분야의 필수품입니다.

구조상으로 근거리 무선 통신(NFC) 안테나는 병렬 공진 LC 탱크를 형성하는 커패시터와 쌍을 이룬 코일 인덕터입니다.

코일 인덕터

NFC 안테나는 어떻게 작동하나요?

무선 통신 세계에서 NFC를 확립하려면 두 장치가 필요합니다. 여기에는 하나의 능동 NFC 장치(NFC 탑재 스마트폰 또는 NFC 리더)와 수동 장치(NFC 태그)가 포함됩니다.

그래서 능동 장치가 로컬 자기장을 생성하면 수동 장치 안테나에 전기 전류가 유도됩니다.

NFC 탑재 스마트폰

또한 안테나의 전기 전류가 NFC 칩에 전원을 공급합니다. 그런 다음 능동 장치가 읽을 수 있는 또 다른 자기장을 생성하여 데이터 전송을 허용합니다.

NFC 안테나는 원하는 13.56MHz 주파수에서 공진할 수 있는 훌륭한 설계를 가집니다. 설계 또한 동작이 효과적임을 보장합니다.

잘못 설계된 NFC 안테나는 보통 잘못된 튜닝을 가지며 이상적인 주파수에서 공진하지 않습니다. 따라서 모든 NFC 태그가 같은 스캔 거리 성능을 가지지는 않습니다.

NFC 태그

또한 NFC 안테나의 두께가 성능에 영향을 주지 않는다는 점을 주목해야 합니다. 이 때문에 NFC 안테나가 얇은 것을 볼 수 있습니다.

NFC 안테나 크기와 모양

NFC 안테나의 크기는 성능에 영향을 주는 또 다른 요소입니다. 사실 NFC 안테나의 읽기 거리는 크기에 따라 증가합니다. 즉, 안테나가 클수록 더 긴 읽기 범위를 가집니다.

NFC 안테나는 각각 특정 기능을 가진 다양한 모양도 가집니다. 이 모양들은 다음과 같습니다:

• 직사각형 NFC 안테나: 이 NFC 안테나는 엄청난 전반적 성능과 훌륭한 동작 볼륨을 자랑합니다. 그러나 금속 근접성이 성능을 저하시킬 수 있습니다. 다행히 페라이트 백 옵션으로 이 문제를 해결할 수 있습니다.

직사각형 NFC 안테나가 있는 스마트폰 커버

• 원형 NFC 안테나: 원형 NFC 안테나는 직사각형 변형과 유사하며, 일부 페라이트 차폐로 금속 근접성 문제를 해결할 수도 있습니다.

원형 NFC 안테나

• 와이어 권선 페라이트 코어 태그 안테나: 와이어 권선 NFC 안테나는 한 축으로 제한된 공간이 있는 응용 분야에 가장 적합합니다. 또한 특정 축에서 더 긴 범위를 위해 작동합니다.

NFC 안테나 설계: 고려 사항

NFC 안테나 설계 시 고려해야 할 두 가지 중요한 것이 있습니다. 최적의 읽기 범위와 NFC 장치의 신뢰성입니다. 따라서 첫 번째 단계는 요구 사항을 고려하는 것입니다.

올바른 안테나 설계는 응용 분야의 요구 사항에 따라 달라집니다. 다른 요구 사항을 추가하기 전에 무엇이 필요한지 찾는 것으로 시작할 수 있습니다.

그런 다음 최종 제품의 특징과 폼 팩터를 고려하세요. 또한 NFC 안테나에 사용할 수 있는 공간과 경계도 고려할 가치가 있습니다.

이를 통해 원하는 안테나 종류에 대한 더 명확한 아이디어를 얻을 수 있습니다. 예를 들어 응용 분야가 최대 읽기 범위를 요구한다면 저전력 소비 설계를 사용할 수 없습니다.

NFC 안테나 설계 단계

1. NFC 제품 선택.

2. C_tun 값 선택 및 F₀ 목표 고정, 그런 다음 C_tun과 F₀을 기반으로 L_A 계산.

3. 다음, 안테나 및 매트릭스 치수 정의.

4. 다음을 사용하여 매트릭스 설계: L_A, L_A ÷ 5%, L_A - 5%.

5. 코일 프로토타입 생성 및 특성화.

6. 그런 다음 최적 코일 파라미터 선택.

7. 이후 두 번째 실행 파라미터 및 안테나 매트릭스 정의.

8. 다음을 사용하여 매트릭스 설계: L_A, L_A ÷ 2%, L_A - 2%.

9. 코일 프로토타입 차별화 및 최적 코일 파라미터 선택.

위 그림은 NFC 안테나 설계에 필요한 완전한 단계 프로세스를 보여줍니다.

기타 안테나 옵션

NFC 인레이나 스티커에서 에칭된 안테나를 찾을 수 있습니다. 하지만 더 진보된 고품질 디스크 태그와 키팝, 손목밴드 같은 NFC 제품은 다른 안테나 대안을 사용합니다. 대안은 두 가지 범주로 나뉩니다: 구리 와이어 코일과 PCB 안테나.

구리 와이어 코일 안테나는 보통 훌륭한 스캔 거리를 가집니다. 그리고 권선 수로 길이를 효과적으로 늘려 더 넓은 읽기 범위를 얻을 수 있습니다.

구리 와이어 코일

반면 PCB 안테나는 양면 PCB입니다. 따라서 안테나를 양면에 에칭하여 안테나 길이를 효과적으로 늘릴 수 있습니다.

PCB 안테나

올바르게 만들면 PCB 안테나는 훌륭한 성능과 높은 신뢰성을 보장할 수 있습니다. 그러나 이 안테나는 더 비싼 산업용 태그를 가집니다.

NFC 안테나 테스트

NFC 안테나 성능을 확인하기 위해 다음 테스트를 수행할 수 있습니다:

• NFC 포럼 테스트: 모바일 폰, P2P, 리더 & 카드 모듈 같은 NFC 포럼 장치에 유용합니다. 또한 NFC 포럼 장치에 대한 필수 NFC 포럼 테스트 후 NFC 준수 인증서를 받을 수 있습니다.

• ISO/IEC 14443 테스트: 106, 212, 424, 848kbps 비트레이트의 PICC/PCD, 유형 A와 B에 이상적입니다.

• EMVCo 테스트: 106kbps 비트레이트만 있는 PICC/PCD, 유형 A와 B에 작동합니다.

자주 묻는 질문

NFC 안테나는 얼마나 클 수 있나요?

NFC 안테나 크기는 응용 분야에 따라 다릅니다. 일반적으로 더 큰 안테나 크기가 더 많은 읽기 범위를 제공합니다. 하지만 필요 이상으로 크게 만들지 않도록 주의하세요.

NFC를 증폭할 수 있나요?

NFC 장치로 넓은 범위를 얻는 것은 불가능합니다. 따라서 NFC를 증폭할 수 없습니다.

내 NFC 안테나를 어떻게 연결하나요?

NFC 태그를 사용하여 안테나 코일을 IC의 핀 2와 3에 연결할 수 있습니다.

NFC 안테나는 무엇에 사용되나요?

NFC 안테나는 NFC 준수 모바일, 지갑, 데이터 로거, 결제 리더, 결제 서비스, 은행 카드 같은 NFC 카드, RFID 보안 및 기타 응용 분야에 작동합니다.

NFC 결제 리더

마지막 말

NFC 안테나는 모든 NFC 장치의 필수 구성 요소입니다. 없으면 더 짧은 범위에서 NFC 장치 간 통신이 없을 것입니다.

앞서 언급했듯이 NFC 안테나는 일반 안테나와 다릅니다. 근처 자기장을 에너지로 변환하는 저주파에서 동작하는 코일 인덕터입니다.

NFC 태그와 안테나에 대해 질문이 있으신가요? 부담 없이 연락 주시면 기꺼이 도와드리겠습니다.