读卡机芯片天线调试.doc

读卡机芯片天线调试.doc上海复旦微电孑股用有B艮公司
SHANGHAI FM CO.,LTD
读写器天线设计
上海复旦微电子股份有限公司
中国 上海

本规范说明是产品调试指导性规范文件，适用于FM1702SL 读写器芯片直接连接天 线（无电缆）设计及调试过程。
天线原理
一个完整的天线设计包括天线线圈，谐振电路，匹配电路，接收电路及 EMC滤波电路。原理框图见图1所示。
天线电路
天线完整的电路包括8个电容，2个电感，2或4个电阻和对称的天线线 圈。见图2所示。
长度〈10CM
图1完全匹配天线原理框图（匹配到 500欧姆）
FM222
RXi :
VMIDH
AVSSi
TX1 口
TVSSl
TX2
R2
co芥
j'VW'l (—
LO
R1
IH
C3
Rext
C1a丄
C2计
GND
Rcol
C2bv
C1b Rext
La
Rcol
图2完整天线电路
电路中参数说明
元器件
描 述
La、Lb、Rcoil
天线线圈固有电感，电阻。
Rext
调整品质因数所外接的电阻，并且要计算其损耗。
C0..C3
用低公差、SMD 封装（0805、0603、0402）。
C1a、C1b、C2a、C2b
用低公差、SMD 封装（0805、0603、0402）。
C4
XR7电容器。
L0
自感系数小，高Q的电感，并且满足频率范围和最大的灌入电流。
R1、R2
用 SMD 封装（0805、0603、0402）。

根据已确定参数来设计非接触卡天线电路参数，按照以下来确定非接触 卡天线电路的参数。
设计天线线圈，测量电感 L、电阻R和品质因数（见章节 ）；
根据天线电感，计算谐振电容来设计谐振电路（见章节 -）；
计算外接电阻来调整谐振电路（见章节 ）；
连接谐振电路到 EMC低通滤波电路的输出，来检查天线谐振性能（见章节 ）；
检查并调整品质因数（见章节 ）；
检查并调整接收电路（见章节 ）。

图3已给定电路参数（EMC滤波和匹配电路）
为了减少天线电路设计参数的数量，所以给定以下已确定的参数，主要 是发射支路和接收支路的匹配电路中参数，见图3所示。
L0= 1uH （ TDK NL322522T-1R0J）；
C0=100PF=2 50pF （陶瓷 NPO，公差小于正负 2%）;
C3=15PF （陶瓷NPO，公差小于正负 10%）；
C4= （陶瓷NPO，公差小于正负 10%）；
R1=470「| ---「| （根据天线线圈的值来确定见章节 ）；
R2=820 门；
Zant=Z=500 。
分析给定参数电路
，在这里我们主要分析发射支路匹配电路EMC滤波 器。
实践中对阻抗匹配网络提出以下三个要求：
1） 实现将负载变换为功率管所要求的匹配负载阻抗，以保证射频功率管 能输出所需的功率；（阻抗变换）
2） 能完成滤除不需要的各次谐波分量，以保证负载上能获得所需频率的 功率；（滤波）
3） 匹配网络的损耗要小，既网络的功率传输效率要尽可能的高。（功耗 小）
匹配网络很多，有L型、T型、n型还有电感耦合匹配网络，由FM222
芯片输出特性知道，输出负载为15 11 ---20 11 ,要匹配到500门。采用L型2 节匹配网络。图4为L型匹配网络的模型，XI、X2是两个异性电抗元件，通 常X1为电容元件，而X2为电感元件。这种匹配网络结构简单，只适合用于 Rs〈 Rl的匹配情况。
(Rs< Rl)
图4 L型匹配网络
X1
X2 二QeRs 二 Rs(Rl=Rs)
其中Qe为匹配网络的品质因素，X1为电容元件，X2为电感元件。
由上面公式就可以推倒出Lo、Co
X1 二
■ ■ Co
Lo
Co
X 2 Rs (Rl _ Rs )
X1
Rs
\ Rl - Rs
取 Rs =15'」，Rl = 5oo'」，-=2二
。根据上
面的计算公式，计算出电感Lo为1uH，电容Co为133PF。图5为EMC滤波 器的幅频特性其中红颜色的是S21，绿颜色的是S22。此时仿真结果只作为参 考。
实际调试结果