nfc读卡器的天线参数,如天线电感和自谐振频率,可以根据环境影响而改变。这种影响可能是由于将读卡器的印刷电路板安装在其最终的外壳中,或在操作过程中将整个读卡器装置靠近金属物体而造成的。
改变天线参数会导致天线失谐,性能下降。根据最初的天线匹配组件,在调制期间和调制之后可能会出现过冲。天线失谐也可能导致匹配阻抗下降,这可能导致违反阅读器设备的最大功率消耗。
为了克服这些影响,可以通过使用st25r3911b设备的自动天线调谐(aat)功能对匹配网络进行重新调谐。
本应用说明以st25r3911b-disco板为例,介绍了基于软件和硬件的aat平台。
基于软件的aat算法是一个例子,说明如何为目标相位或振幅调整天线。这个方案可以被看作是基于硬件的aat的替代方案,在这个方案中,振幅总是被最大化。
本文只提到了st25r3911b器件,但本应用说明的内容也适用于st25r3911、st25r3913和st25r3914器件。上述算法的实现是在stsw-st25r001软件中完成的。
1 天线自动调谐原理
有几个因素需要在生产后或通信尝试之间重新调谐天线。 天线失谐的最常见原因是:
• 匹配组件的变化
• pcb 或绕线天线的制造变化
• 天线材料或靠近天线的材料(铁氧体)的温度行为
• 由于环境影响而失谐(阅读器单元靠近金属安装)
• 两个匹配选项(低功率匹配和高功率匹配)之间的依赖于应用的切换
补偿上述影响的一种简单方法是改变并联电容器的值,从而调整 lc 天线回路的谐振频率。
自动天线调谐是 st25r3911b 器件的一项功能,可将八个二进制加权电容器(每个 rfo 通道四个)与并联电容器并联。 使用这种方法,并联电容器可以根据电容器值给出的微调范围分 16 个步骤进行调整。
图 1 显示了一个典型的 aat 配置,它也用在 st25r3911b-disco 板上。
图 1. 具有自动天线调谐功能的天线匹配电路
lsb 微调电容不应低于 5.6 pf。 根据经验,调整范围(所有调整电容器的总和)应在并联电容器值的 1/4 和 3/4 之间。
为使原理图适应 aat 的使用,建议使用天线匹配工具设计阅读器。 根据未匹配天线的自谐振频率,需要或多或少的并联电容来将谐振频率调谐到 13.56 mhz。 一个好的方法是将计算出的并联电容器减去 msb 微调电容器值。
例如,如果并联电容的计算值为 180 pf,而 msb 微调电容为 56 pf,则新的并联电容可以选择 120 pf 的值。 这将导致 trim 值为 8。
2 目标阻抗测量和电流消耗
在 st25r3911b-disco 上,有 16 个不同的目标阻抗,vsp_rf = 4.62 v 时的相关电流消耗对应于 16 个微调值。
2.1 微调值 0
图 2. 微调值 0 阻抗测量
状况:
• 在 13.56 mhz 时 z = 35.3 ω+j12 ω; |z| = 37.24 欧姆
• 电流消耗:88.3 毫安
2.2 微调值 1
图 3. 微调值 1 阻抗测量
状况:
• 在 13.56 mhz 时 z = 32.05 ω+j8.181 ω; |z| = 33.1 欧姆
• 电流消耗:93.2 毫安
2.3 微调值 2
图 4. 微调值 2 阻抗测量
状况:
• 在 13.56 mhz 时 z= 29 ω+j5.4 ω; |z| = 29.5 欧姆
• 电流消耗:102.8 毫安
意法半导体st25r3911b/st25r391x器件的自动天线调谐 (aat)应用说明
(出处: 一牛网)
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