Conocimiento

Sintonización de las antenas HF (13,56 MHz)

11 de Marzo de 2015

En este artículo tenemos la intención de analizar los sintonizadores para las antenas HF, entender para qué sirven, y qué modelos hay disponibles. Para ello, también repasaremos un poco los primeros modelos de sintonizadores de Feig Electronic que aparecieron, porque nos ayudará a entender el porqué de los modelos actuales y el valor que aportan al usuario.

Una antena HF es un bucle cerrado que tiene una placa de sintonización (sintonizador) para que dicha antena pueda resonar a la frecuencia de 13,56 MHz y emitir y recibir ondas electromagnéticas. Desde el punto de vista puramente físico, una antena es un material conductor (típicamente hecho de tubo o cinta de cobre, aunque también podría tratarse de un cable coaxial).

Como ya hemos visto en otros artículos, la frecuencia HF se puede utilizar en múltiples campos, sectores y aplicaciones; debido a esta disparidad de usos que se le puede dar, muchas veces nos podemos encontrar que las antenas diseñadas por los fabricantes no encajan con las necesidades particulares que tenemos. De esta realidad, surge la necesidad de que cada uno pueda diseñarse una antena según sus necesidades, y es por esto que existen los sintonizadores para antenas HF.

Nuestro partner alemán Feig es un fabricante de equipos RFID pasivo (LF, HF, UHF), siendo la frecuencia HF una de sus especialidades y para la que tiene un rango de producto más amplio y especializado, con rendimientos óptimos. Siempre con la filosofía de dar solución a todas las necesidades, fue el primer fabricante en comercializar una placa de sintonización (o sintonizador) para la realización de antenas HF personalizadas. Este primer sintonizador era el ISC.MAT-A (Manual Antenna Tuner).

Para lograr sintonizar la antena, en el pasado se utilizaban hojas de cálculo, que relacionaban la dimensión física de la antena y la inductancia del material usado para construirla, y se registraban “valores” que, con la ayuda de una tabla, indicaban al usuario cuáles eran los Jumpers del sintonizador que se debían “cerrar” para obtener la frecuencia deseada. Para verificar los resultados, se utilizaba un osciloscopio para poder analizar la forma y amplitud de la onda generada, y con la ayuda de un medidor de watios (wattmeter) conectado entre el lector y la antena, se podían efectuar correcciones, de forma que se llegaba a obtener el rendimiento óptimo.

Más tarde, hacia final de los años 90, Feig introdujo al mercado otro sintonizador nuevo, el ISC.SAT-C (Static  Antenna Tunner).

Con el sintonizador estático SAT, y el software ISOStart, era posible efectuar la sintonización automática de la antena sin que fuera necesario efectuar cálculos elaborados: en ese momento, el tiempo de sintonización de una antena pasó de ser de casi 1 hora a unos diez minutos aproximadamente.

A inicios del 2005, Feig lanzó al mercado el sintonizador ISC.DAT-A (Dynamic Antenna Tuner), que revolucionó la forma de sintonizar las antenas, ya que se proyectó para la calibración automática de las antenas que operan a la frecuencia de 13,56 MHz. Aprovechando el cable coaxial RG58 que conecta el sintonizador con el lector, los comandos para efectuar la calibración son transmitidos a través de éste, y los parámetros de sintonización son medidos en las condiciones operativas reales, y calculados en la misma placa de sintonización, gracias a un procesador integrado.

Otra característica del sintonizador DAT es la posibilidad de abrir el bucle de la antena cuando ésta no está siendo interrogada, así se evitan las posibles interferencias de otras antenas cercanas en funcionamiento. Esta característica, junto con la posibilidad de conectarla, alimentarla y gestionarla desde un multiplexor ISC.ANT.MUX, permite que se puedan realizar “puertas” y túneles para el reconocimiento masivo de tags HF. Con este sintonizador, el tiempo de calibración de la antena pasa a ser de tan sólo algún minuto.

► Sintonizador ISC.DAT-A

Fruto de la experiencia con el sintonizador DAT, en el 2007 Feig lanza los nuevos sintonizadores manuales ISC.MAT-B y ISC.MAT.S-A. Con estos nuevos sintonizadores se pueden calibrar las antenas de dos maneras:

♦ A través de las formulas oportunas, es posible calcular la configuración de los Jumpers en función de la forma de la antena y del material utilizado para su realización y, por lo tanto, efectuar la sintonización

♦ La configuración de los Jumpers también se puede determinar con el programa ISOStart y un sintonizador DAT conectado al prototipo de la misma antena. Es decir, si conectamos un DAT a la antena y sintonizamos, una vez efectuada la sintonización, el programa ISOStart nos reportará el valor de los condensadores C1 y C2. Insertando estos valores en una hoja de cálculo, es posible saber al instante qué Jumpers se deben cerrar en el sintonizador MAT. Una vez conocidos estos valores y la configuración de los Jumpers, se sustituye el DAT por el MAT y la antena ya está lista para poder ser utilizada.

Aparentemente, el MAT-B y el MAT.S-A son iguales, pero presentan algunas diferencias importantes. En el sintonizador MAT.S-A se ha añadido un circuito de “switching” que desconecta el lazo de la antena en un tiempo inferior a 1 ms cuando en el cable coaxial no hay señal RF: esto permite a la antena con sintonizador ISC.MAT.S-A el poder comportarse como un simple trozo de metal cuando no está activa y, por lo tanto, no modificar el campo de las antenas situadas cerca de ésta.

Gracias a la velocidad del “switching”, este sintonizador, junto con el multiplexor ISC.ANT.MUX, puede utilizarse para realizar un túnel HF, en el que cada una de las antenas no será “molestada” por las antenas adyacentes.

En los casos en los que, por ejemplo, se quiera construir un túnel HF, es necesario construir 6 antenas, y cada una de ellas necesita su sintonizador. En este caso, el uso del sintonizador DAT es muy útil, ya que nos permite llegar a sintonizar todas las antenas de una forma fácil y rápida y después el DAT puede ser sustituido por sintonizadores ISC.MAT.S-A, de manera que la solución final reduce el precio de forma significativa. En casos así, los DAT los utilizamos únicamente para conocer valores de sintonización, son una “herramienta” más. La solución final, con el ISC.MAT.S-A, es más económica.

En cambio, el uso del sintonizador ISC.MAT-B es preferible cuando el contexto de operación sólo requiere el uso de una única antena, o de varias antenas pero situadas a cierta distancia unas de otras.

►​ Sintonizador ISC.MAT-B

► Sintonizador ISC.MAT.S-A


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