Gütefaktor einer HF-Readerantenne (14443-Standard)

[Hannes (Gast)]

Hallo Liebe Community,

für ein HF RFID-System (14443-Standard) habe ich eine H-feld antenne 
vorliegen. Dies hat bei der Trägerfrequenz des Readers von 13,56MHz eine 
Induktivität von ca. 1000nH und einen Wicklungswiderstand von ca. 3 Ohm. 
Diese Werte des Serienersatzschaltbildes ohne 
Impedanzanpassungsschaltung wurden mit einem LCR-Meter bei 13.56MHz 
gemessen. Der Gütefaktor der Antenne müsste sich meiner Meinung nach mit
[math Q = \frac{\Omega_0 L}{R} = \frac{2 \pi 13.56MHz 1000nH}{3 \Omega}= 
28,4]
berechnen lassen.

Allerdings ist die Antenne mit einem L-Impedanzanpassnetzwerk bestehend 
aus zwei Kondensatoren auf 50 Ohm des Readers bei 13.56MHz angepasst. 
Wenn ich jetzt die beschriebenen Antenne mit dieser Impedanzanpassung an 
meinen Reader anschließe und die Datenrate der Luftschnittstelle auf den 
maximalen Wert von 847kBaud/s in beide Richtungen einstelle, habe ich 
wider Erwartens keine Probleme mit der Datenübertragung.
Ich hätte allerdings erwartet, dass bei dieser Datenrate von 847kBaud/s 
eine Bandbreite von ca. 1.6MHz benötigt wird und sich Probleme 
einstellen würden. Bei einer geforderten 3dB-Bandbreite von 1.6MHz 
ergibt sich ein Q-faktor von kleiner 8.

[math Q = \frac{f_r}{2 Datenrate}]

Habe ich hier an dieser Stelle einen Denkfehler, oder verändert die 
Impedanzanpassung mit der angeschlossenen Readerausgangsimpedanz von 50 
Ohm meinen Q-faktor des Systems? Oder liegt es daran, das die Reader in 
der Lage sind auch die Lastmodulation des Tags für deutlich kleinere 
Werte erkennen zu können?

Noch zu erwähnen ist, das der Abstand zwischen Antenne und Tag sehr 
gering ist.

Ich hoffe Ihr könnt mir weiterhelfen.

Liebe Grüße
Hannes

[oszi40 (Gast)]

Hannes schrieb:
> Habe ich hier an dieser Stelle einen Denkfehler, oder verändert die
> Impedanzanpassung mit der angeschlossenen Readerausgangsimpedanz von 50
> Ohm meinen Q-faktor des Systems?

Belastung verschlechtert die Güte, doch Anpassung wirkt Wunder.

[Helmut S. (helmuts)]

Da du die Werte aller Bauteile hast, kannst man das doch locker 
simulieren.
Mal mal bitte einen Schaltplan mit den Werten der Anpassschaltung. Dann 
kann man besser helfen.

[Hannes (Gast)]

Ich habe jetzt die genauen Werte in LT-Spice eingeben.

Wenn ich mir jetzt die Transferfunktion des Stromes durch die 
Spulenwicklung geteilt durch die Quellenspannung betrachte, ergibt sich 
der im dargestellte Verlauf.
Für den Q-faktor erhalte ich dann:

Q = 13.56MHz/(13.9-13.15)=18

Stimmt das so, oder muss ich mir dazu die Eingangsimpedanz vor der 
Impedanzanpasschaltung anschauen?


Danke und viele Grüße
Hannes

[Helmut S. (helmuts)]

Die Eckfrequenzen fg1,2 berechnet man aus dem Abfall des Spulenstromes 
um 3dB (Faktor 1/sqrt(2)). Da kommt dann die Bandbreite B=743kHz heraus.

Q = (fg2-fg1)/f0 = 18.2

f0 = Mittenfrequnz (Amplituden-Maximum, hier 13.56MHz)


Nachtrag:
Mir fiel gerade noch ein, dass durch die Sekundärspule noch eine leichte 
Dämpfung hinzukommt. Da die Kopplung aber schwach ist, wird Q wohl nur 
wenig schlechter.