設計者がNXPの新しいNFCアンテナ設計ツールを使用して、一歩先を行くNFC製品を容易に設計できるようになる方法をご覧ください。
ごく最近発表されたNXPの新しいアンテナ設計ツールには、パッシブ・タグ/コネクテッド・タグのアンテナ設計ガイダンスと、（単なるリーダー・アンテナではなく）ほとんどのNXP IC製品用にプリロードされたパラメータを備えたリーダー・アンテナが含まれています。詳細については、NFCアンテナ・ツールをご覧ください。
NFCリーダーを設計する上で最も重要な部分は、そのアンテナです。NFCデバイスの最適な読み取り範囲と信頼性は、基盤となるアンテナ設計に大きく依存します。
要件を計画することは常に最良の開始方法
適切なアンテナは、アプリケーションの要件によって異なります。最大の読み取り距離（最大消費電力）を必要とするアプリケーションと、厳格なパワー・バジェット（一般的に読み取り距離が短くなる）を必要とするアプリケーションとの間には、トレードオフがあります。特に超低消費電力でのカード検出を特徴とする最新世代の高性能リーダーでは、電力効率とパフォーマンスを両立させてこの2つの要件の間でバランスを取ることが可能です。
RFID/NFCアンテナのサイズが動作距離を定義
一般に、アンテナ・サイズが大きいほど、読み取り距離は長くなります。同様に、アンテナを小さくすると、読み取り距離が短くなります。ただし、最大限の効率を得るには、タグとリーダー・アンテナの形状を一致させるのが最善です。タグとリーダーICの選択も読み取り距離に影響を与える可能性があります。
図1 – NFCアンテナの形状
NFCアンテナにはさまざまな形状があり、それぞれが独自の目的を持っています。
- 巻線フェライト・コア・タグ・アンテナ：スペースが1つの軸に制限され、軸方向に長い距離が求められる場合がある、特別なアプリケーションで一般に使用されます。
- 長方形NFCアンテナ：長方形NFCアンテナは、適度な動作体積を持ち、全体的に良好な性能を発揮します。他の形状と同様に、金属に近づくと性能が低下する可能性がありますが、フェライトを裏打ちしたオプションはこの課題を解決するのに役立ちます。
- 丸形NFCアンテナ：丸形NFCアンテナは、長方形アンテナと同様に、適度な動作体積を持ち、全体的に良好な性能を発揮します。金属への近接の問題は、フェライ・シールドによって解決できる場合があります。
では、どの形状が適切なのでしょうか。回答としては、すべてのユース・ケースに最適な単一のアンテナというものはありません。鍵となるのは、リーダーとタグ・アンテナの間の最適な形状的一致であり、両方のアンテナについて、幾何学的なサイズと形状が似通ったものを選ぶ必要があります。サイズまたは形状が全体的に不一致であると、パフォーマンスが低下します。
NFCアンテナに最適なパフォーマンスを求める場合、巻き数をいくつにすべきか疑問に思うかもしれません。しかし、実際には、巻き数はカップリングに影響を与えません。巻き数を増やしたり減らしたりしても、実際に動作距離を伸ばすことはできません。
NFCアンテナ設計ツールで一歩先へ
最初から優れたアンテナ設計を行うことで、全体的な設計プロセスの時間を節約し、市場投入までの時間を短縮できます。設計への着手を支援するために、NXPは新しいNFCアンテナ設計ツールを発表しました。このツールにはさまざまなパラメータがあり、パラメータを変更して希望のアンテナ設計原理をシミュレートすることができます。「Antenna Coil Parameter」領域に値を入力して、アンテナの長さ、幅、トラックの厚さなどの外形寸法を定義できます。
図2 – NFCアンテナ設計ツールのGUI
これらのパラメータを使用して、アンテナ合成を行うことができます。アンテナ合成では基本的に、アンテナ・コイルの主要なパラメータを導出します。これには、主にインダクタンスのほか、静電容量、抵抗（アンテナの損失）、自己共振周波数（アンテナを簡単にチューニングできるかどうかを知るための推定値として）などの変数が含まれます。
アンテナ・コイルのパラメータが得られたら、リーダーICを選択するだけで、アンテナ・チューニングの推奨値を取得できます。次に、合成によってチューニング回路の開始値を取得できます。それで完了です！
次のステップ — NFCアンテナ設計ハブ
ここでは、NFCアンテナの設計に関する一般的な注意事項のいくつかを説明しました。新しいNFCアンテナ設計ハブにアクセスすると、さらに詳しい知識を得ることができます。このハブは、リソース、アプリケーション・ノート、オンデマンド・トレーニング、その他の資料を網羅した包括的なポータルであり、NFCアンテナの設計について詳しく知るために必要なものをすべて提供しています。最新のNFアンテナ・ツールを調べて、NXPのHF/NFCタグICとリーダーに最適なアンテナ設計を見つけてください。
関連製品
