13.56M天线电路分析与设计要点

　　最近收到些工程师反馈在设计RFID 13.56M天线电路时，或多或少都遇到了问题，要么读不到卡，要么读卡距离太近，甚是郁闷!

　　沟通得知，原来是对13.56M天线电路原理几乎毫无概念，对设计要点一无所知，所以调试起来束手无策，今天笔者对这些问题做一个浅析，尽可能帮助大家绕过这些坑!

　　读卡器与卡片能量传输

　　读卡器天线与无源的Mifare卡之间的能量传输类似变压器原理，它要求读卡器IC有天线线圈，Mifare卡也要有线圈，以下是基本的等效原理图：

　　图1 能量传输等效原理图

　　当有电流通过时，RWD(读卡器IC)的天线线圈便会产生一个磁场，磁场的一部分会穿过Card(Mifare卡)的线圈，根据磁生电的原理，卡片天线上会感应出一个电压。这个电压会让卡片的IC产生复位，进而被激活，然后才可以进行正常的通信。

　　读卡器天线基本框架

　　图二： 天线电路基本框图

　　图三： 天线电路原理图

　　1、EMC 滤波电路： Mifare系统的工作频率是13.56MHz，一般需要一个晶振来产生，不可避免的它会产生高次谐波。为符合EMC规定，需要将13.56MHz的三次、五次及更高次谐波滤掉，通常选用的是LC低通滤波器，截止频率在13.56M附近;

　　2、匹配电路：主要是调整整个天线发射部分的谐振频率点到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，可以使得天线部分获得最大功率有利于增加读卡距离;

　　3、接收电路： R15和R16组成一个分压电路，通过调节二者的比例，可以改变CD_RX处信号的幅度，进而得到一个最佳的读卡距离。C20电容可以滤除一些干扰，稳定读卡器内部产生的参考电压CD_VMID。

　　天线设计的一些中肯建议

　　1、如果读卡距离要求不低于3cm，那么线圈的尺寸尽可能不小于2cm x 2cm

　　2、PCB线圈根据板子尺寸，其走线宽度在0.5mm~ 1mm，走线太细不利于读卡距离提升

　　3、要获得最好的性能，图中所使用的的电感电容至少要具备所推荐这些元件的性能和容差