13.56M天線電路分析與設(shè)計要點

　　最近收到些工程師反饋在設(shè)計RFID 13.56M天線電路時，或多或少都遇到了問題，要么讀不到卡，要么讀卡距離太近，甚是郁悶!

　　溝通得知，原來是對13.56M天線電路原理幾乎毫無概念，對設(shè)計要點一無所知，所以調(diào)試起來束手無策，今天筆者對這些問題做一個淺析，盡可能幫助大家繞過這些坑!

　　讀卡器與卡片能量傳輸

　　讀卡器天線與無源的Mifare卡之間的能量傳輸類似變壓器原理，它要求讀卡器IC有天線線圈，Mifare卡也要有線圈，以下是基本的等效原理圖：

　　圖1 能量傳輸?shù)刃г韴D

　　當有電流通過時，RWD(讀卡器IC)的天線線圈便會產(chǎn)生一個磁場，磁場的一部分會穿過Card(Mifare卡)的線圈，根據(jù)磁生電的原理，卡片天線上會感應(yīng)出一個電壓。這個電壓會讓卡片的IC產(chǎn)生復位，進而被激活，然后才可以進行正常的通信。

　　讀卡器天線基本框架

　　圖二： 天線電路基本框圖

　　圖三： 天線電路原理圖

　　1、EMC 濾波電路： Mifare系統(tǒng)的工作頻率是13.56MHz，一般需要一個晶振來產(chǎn)生，不可避免的它會產(chǎn)生高次諧波。為符合EMC規(guī)定，需要將13.56MHz的三次、五次及更高次諧波濾掉，通常選用的是LC低通濾波器，截止頻率在13.56M附近;

　　2、匹配電路：主要是調(diào)整整個天線發(fā)射部分的諧振頻率點到13.56Mhz附近，這樣可以使得線圈上的信號幅度增加有利于磁場輻射，可以使得天線部分獲得最大功率有利于增加讀卡距離;

　　3、接收電路： R15和R16組成一個分壓電路，通過調(diào)節(jié)二者的比例，可以改變CD_RX處信號的幅度，進而得到一個最佳的讀卡距離。C20電容可以濾除一些干擾，穩(wěn)定讀卡器內(nèi)部產(chǎn)生的參考電壓CD_VMID。

　　天線設(shè)計的一些中肯建議

　　1、如果讀卡距離要求不低于3cm，那么線圈的尺寸盡可能不小于2cm x 2cm

　　2、PCB線圈根據(jù)板子尺寸，其走線寬度在0.5mm~ 1mm，走線太細不利于讀卡距離提升

　　3、要獲得最好的性能，圖中所使用的的電感電容至少要具備所推薦這些元件的性能和容差