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日志

NFC 天线设计规则

已有 787 次阅读2017-2-22 21:00 |系统分类:通信网络


 通常读卡器(PCD)最佳的天线尺寸可以根据毕奥
-
萨伐尔定律得到,通过调整相关的参数,可以在给定读写距离的条件下,获得最优的天线尺寸。
原理以及简化示意图如:

耦合系数 K

 A2 卡天线线圈的面积 固定                                                                                

L02 单圈天线电感值  固定                                                                                

L01 单圈读卡器天线电感值                                                              

读卡器天线线圈半径                                                                            

x 距读卡器天线中心的距离                                                                             

u0 相对磁导率

单圈电感值 L01,  (这里d<< r  (该公式是理想情况下)


关于线圈的圈数

根据毕奥-萨伐尔定律,改变线圈的匝数并不能改变耦合情况,由于电感本身对耦合没有影响,因此单匝天线和多匝天线其实是一样的;为了得到到最优的耦合状态,其实唯一可调的就是天线的半径r(实际中r是矢量);但是匝数的变化会引起匹配电路电感的变化;根据经验,对于正常的匹配最优的电感值约是1uH,但是300nH—4uH依旧是比较好的情况,典型的天线匝数是14匝。

下图给出理想情况下,不同匝数的线圈(对应不同电感值)相对天线线圈半径

但是另一方面匝数确定了电压与电流之间的关系,增加线圈匝数是有好处的,特别是对于负载调制。

天线尺寸的优化

可以从图上看出,最大强的耦合特性出现在当,r=x的时刻;但是实际情况中这样还是不能保证达到耦合最强的状态;

可以预估出最大的耦合系数与距离之间的关系,最强的耦合系数跟最优的天线尺寸相关,如下图所示

可以看到直径为4cm的天线获得最远的运行距离是3cm10cm直径的天线最远距离是7cm。要注意的是,大尺寸的天线电流是先尺寸的4倍,(Ilargeantenna
≈ 4 x Ismallantenna);另外该图没有考虑读卡器天线失谐和负载效应


路过

鸡蛋

鲜花

握手

雷人

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