NFC匹配電路與濾波器設(shè)計(jì)

時(shí)間：2021-07-19 09:41:18

關(guān)鍵字： NFC 濾波器射頻天線

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[導(dǎo)讀]為了使芯片輸出的射頻信號(hào)能最高效率地傳輸?shù)教炀€端，需要設(shè)計(jì)匹配電路與天線共軛匹配。

13.56MHz NFC通過近場耦合來傳輸電磁信號(hào)，電流流過讀寫器的天線時(shí)產(chǎn)生正比于線圈匝數(shù)、面積的磁場，時(shí)變的磁場穿過NFC卡片線圈的閉合空間又會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，由此進(jìn)行能量、信號(hào)的傳輸。NFC基本電路框架中，我們測量、計(jì)算出NFC天線的等效電阻Rant、等效電容Cant、等效電感Lant，為了使芯片輸出的射頻信號(hào)能最高效率地傳輸?shù)教炀€端，需要設(shè)計(jì)匹配電路與天線共軛匹配——

1. 用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量天線線圈

在《NFC天線工作原理、設(shè)計(jì)》中，我們已經(jīng)介紹了如何測量、計(jì)算天線的等效電阻Rant、等效電容Cant、等效電感Lant；

2. 定義目標(biāo)阻抗和Q因子

a.不同應(yīng)用對(duì)應(yīng)的目標(biāo)阻抗不同，例如電池設(shè)備因?yàn)楣男?，目?biāo)阻抗可以定義在50-80ohm，有些芯片會(huì)對(duì)目標(biāo)阻抗與發(fā)射電流值做出數(shù)據(jù)建議

b.Q因子取決于整體系統(tǒng)和框架條件，Q值越小，天線的穩(wěn)定性越好，失諧較少，Q值越高，場強(qiáng)越高

3. 定義EMC濾波器

EMC濾波器包含了電感L、電容C，截止頻率定義了整體失諧情況以及天線電路的傳遞函數(shù)。如下為二階低通濾波器，截止頻率的計(jì)算遵循

濾波器中，需注意電感在最大電流值的情況下不會(huì)進(jìn)入飽和狀態(tài)，且電感的Q值應(yīng)盡可能高。該部分設(shè)計(jì)中，電感L范圍常見為：330nH-560nH，截止頻點(diǎn)需要高于13.56MHz

4. 計(jì)算匹配電路元件值

截止目前，我們所擁有的參數(shù)值有：

天線的參數(shù)值：等效電阻Rant、等效電容Cant、等效電感Lant

預(yù)設(shè)值：目標(biāo)品質(zhì)因子Q、目標(biāo)阻抗Rmatch