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13.56MHz天线绘制

1.13.56Mhz天线简介

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图1 天线威廉希尔官方网站
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如图1所示,13.56Mhz读卡器天线威廉希尔官方网站 包括两大部分,其中黄色区域是信号接收威廉希尔官方网站 ;下面的蓝、绿、土黄色区域是信号发射威廉希尔官方网站 。下面分别介绍两部分威廉希尔官方网站 。


发射威廉希尔官方网站 :

信号发射部分可细分为 EMC滤波威廉希尔官方网站 谐振与阻抗匹配威廉希尔官方网站 线圈三部分。其中:

EMC滤波威廉希尔官方网站 :主要是由LC低通滤波威廉希尔官方网站 组成低通滤波器 ,读卡芯片经由TX1和TX2送出的天线信号主要是13.56Mhz,但是不可避免也会有高次谐波存在。所以该部分的低通滤波器主要作用就是滤除高于13.56Mhz的无用信号。这样即有利于读卡器与卡片之间的正常通信,也能减少天线部分对空间或者附近威廉希尔官方网站 的电磁干扰。

匹配威廉希尔官方网站 :

匹配威廉希尔官方网站 形式上图中土黄色区域,此部分主要是 调整整个天线发射部分的谐振频率点13.56Mhz
附近
,这样可以使得线圈上的信号幅度增加有利于磁场辐射。另外匹配威廉希尔官方网站 还要 将发射部分威廉希尔官方网站 的电阻匹配到与读卡芯片的输出电阻附件 ,典型的是50欧姆(不同芯片不一样)。这样可以使得天线部分获得最大功率有利于读卡距离提升。

线圈:线圈可以是PCB线圈或者铜线绕制线圈


**接收威廉希尔官方网站 :**信号接收威廉希尔官方网站 比较简单,由四个元器件构成,图中黄色区域Cmin电容可稳定读卡芯片内部提供的固定参考电压Vmin,R1则将此参考电压引入到RX引脚,为芯片的接收信号添加固定直流电平,CRx则从发生威廉希尔官方网站 引入反馈信号与Vmin叠加后送入芯片内部。通过调节R2和R1的比值可以调节Rx脚信号的幅度,使得芯片的读卡距离最佳。

2.硬件威廉希尔官方网站 设计

以图1中威廉希尔官方网站 为例天线部分威廉希尔官方网站 设计应该遵循以下原则:

威廉希尔官方网站 形式要做一些改进:在电感L0左侧串联0Ω电阻,将来断开电阻接入分析仪进行观察调试会比较方便,否则就只能把L0翘起来调试,这是比较麻烦的。应把C0、C2都分成2 只并联的容,便于将来调整参数。

PCB设计注意:

整个发射部分威廉希尔官方网站 一定要注意对称设计,从Tx1和Tx2出来的两路信号的走线长度尽量做到一致。两只电感应该用0805以上的封装,以保证有足够的电流通过(680nH/0805),否则不利于远距离读卡。

PCB线圈的长宽视具体情况而定,如果威廉希尔官方网站 板不受模具限制可设计为与普通卡片长宽一致,如果线圈大小受限制也可减小线圈面积。一般原则是设计为与所读的卡片大小一致最好;

再说线圈的圈数问题,长宽在3x3cm以上4圈即可,过多反而不好调整参数。如果是在3x3cm以下可以将圈数增加至6圈或者更多;PCB线圈走线宽度在0.5mm~1mm之间,间距与线宽相同即可,另外线圈拐角以圆弧过渡最好。

线圈部分:

不可大面积敷铜,否则会引起磁场涡流效应造成能量严重损耗要注意线圈作用范围内(线圈周围全部空间)不可有大面积的金属元件、金属物体、金属镀膜等。整个发射威廉希尔官方网站 所有器件的地必须连接到同一根地线上并且返回芯片的TVSS脚,且天线威廉希尔官方网站 器件附近不可大面积覆铜,器件之间以导线连接。

下面是天线威廉希尔官方网站 设计实例:

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图2 天线部分设计实例
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如图2所示,L0、C01、C02构成两路发射信号的EMC滤波威廉希尔官方网站 ,这两部分是上下对称的。同理后面的匹配威廉希尔官方网站 以及线圈都是对称设计,这样可以使得整个发射威廉希尔官方网站 的性能最佳。

器件选型:

由于天线威廉希尔官方网站 的性能与每个器件的参数都有关,所以选用器件时就要考虑器件的精度以及温度系数等问题。如图1所示威廉希尔官方网站 选型建议如下:

L0要选用封装在0805及以上的器件,且电感额定电流要在150mA以上。
C0、C1、C2要选用精度为±5%或者更高等级,COG材质(温度系数小)的电容。这样才能保证批量生产时产品的性能一致性。


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