NFC/RFID標(biāo)簽和閱讀器天線設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場最佳性能

近場通信 （NFC）技術(shù)于 2002 年作為 13.56MHz RFID 技術(shù)的一個(gè)專門子集誕生， 首次在日本商業(yè)化用于移動(dòng)支付服務(wù)?，F(xiàn)在，與信用卡/借記卡和智能手機(jī)的整合正在推動(dòng)快速增長。NFC 不僅用于支付，還因?yàn)槠湓?a target="_blank">電子設(shè)備之間方便的雙向交互，通過簡單的“點(diǎn)擊”實(shí)現(xiàn)，正在進(jìn)入廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。事實(shí)上，除了支付或訪問控制之外，NFC 在設(shè)備配對(duì)（如 BT、Wi-Fi 配對(duì)）、診斷讀數(shù)、參數(shù)編程等方面也越來越流行。

NFC 建立在 RFID 標(biāo)準(zhǔn)主干之上，如 ISO 15693 和 ISO 14443 射頻協(xié)議，由 ST 制造的 NFC/RFID 標(biāo)簽、動(dòng)態(tài)標(biāo)簽和讀取器集成電路 （IC） 支持。

這些 ISO 標(biāo)準(zhǔn)基于無源 RFID 技術(shù)，在 13.56 MHz 的高頻 （HF） 范圍內(nèi)運(yùn)行。

閱讀器/標(biāo)簽系統(tǒng)類似于電壓互感器，其中閱讀器充當(dāng)初級(jí)繞組，標(biāo)簽充當(dāng)次級(jí)繞組。結(jié)果，當(dāng)正常操作時(shí)，閱讀器和標(biāo)簽相互磁性耦合。

為實(shí)現(xiàn)最佳通信和數(shù)據(jù)傳輸，標(biāo)簽天線和閱讀器天線設(shè)計(jì)在 NFC / RFID 應(yīng)用中至關(guān)重要。優(yōu)化閱讀器性能的另一個(gè)關(guān)鍵步驟是天線匹配電路的調(diào)諧。

標(biāo)簽和動(dòng)態(tài)標(biāo)簽的天線設(shè)計(jì)支持：

用于 NFC 標(biāo)簽和動(dòng)態(tài) NFC 標(biāo)簽的天線設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)一個(gè)非常合適的天線環(huán)，放置在標(biāo)簽標(biāo)簽的支撐材料上或之內(nèi)，或應(yīng)用 PC 板上。它的阻抗與器件的內(nèi)部調(diào)諧電容值 （ Ctuning ） 相匹配，以創(chuàng)建一個(gè)在ftuning =13.56 MHz 時(shí)諧振的電路。調(diào)諧頻率的基本方程為：

其中 L天線表示環(huán)形天線電感。

ST 的 AN2972 和AN2866應(yīng)用說明和 天線 eDesignSuite 可幫助設(shè)計(jì)人員在其標(biāo)簽設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)最佳天線調(diào)諧。ST 提供了圓形、螺旋形和方形天線的數(shù)值示例，在線 eDesignSuite 工具提供了仿真以開發(fā) 13.56 MHz 的矩形天線。

輸入與印刷電路板材料和天線尺寸相關(guān)的參數(shù)后，eDesignSuite 工具通過計(jì)算自感和估計(jì)天線的雜散電容來估計(jì)天線等效電感。

讀者天線匹配和板布局支持：

對(duì)于閱讀器而言，使用 NFC/RFID 技術(shù)的挑戰(zhàn)不僅在于天線設(shè)計(jì)，還在于匹配電路的調(diào)諧，還必須考慮可能降低系統(tǒng)性能的環(huán)境條件。

ST 的 AN4974 應(yīng)用說明可以指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員在將環(huán)形天線連接到任何 ST25R391x NFC/RFID 閱讀器 系列時(shí)定義最佳匹配電路。本應(yīng)用筆記隨附 ST25R 天線匹配工具軟件 （ STSW-ST25R004 ），該軟件支持匹配組件的計(jì)算并將調(diào)整迭代工作量降至最低。除了該工具，ST 還提供了一個(gè)開源模擬器，用于通過模擬進(jìn)行基本系統(tǒng)驗(yàn)證。

為了加速 NFC/RFID 閱讀器設(shè)計(jì)、幫助減少無用發(fā)射并保持較低的整體本底噪聲， AN5043 應(yīng)用筆記可以作為指導(dǎo)。

該說明討論了 ST25R391x NFC/RFID 讀取器設(shè)備與其他有源組件（如收據(jù)打印機(jī)或顯示器）之間的干擾，以幫助避免布局階段出現(xiàn)問題。

特別是，它建議注意沿跡線傳播的信號(hào)以及每個(gè)信號(hào)的頻譜內(nèi)容。應(yīng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行時(shí)域和頻域分析，以跟蹤返回源的無用發(fā)射，并采取適當(dāng)?shù)膶?duì)策。

正確的印刷電路板布局可以最大限度地減少許多 EMI 問題，并使應(yīng)用程序符合 FCC 和/或 CISPR 標(biāo)準(zhǔn)。

注釋和工具以及包含的示例將幫助您實(shí)現(xiàn)可靠的 NFC/RFID 設(shè)計(jì)，同時(shí)還可以減少開發(fā)時(shí)間和成本。

審核編輯：郭婷