PCB 天线匹配调试流程(个人总结)
根据个人调试经验归纳总结调试天线匹配的步骤流程,仅供参考--ab 。
步骤1、根据结构和PCB 大小设计线圈圈数、线宽、圆方等设计PCB 天线线圈。可以根据实际产品需求按照“附件1:非接触天线电感计算”的参数计算出大约的线圈电感和品质因数Q 。
步骤2、按照步骤1设计出PCB 的天线线圈,利用网络分析仪测试裸板的天线线圈实际的Q 值,然后根据产品对Q 值的需要进行并电阻调节Q 值大小。 Q 值计算和意义:
,f 为谐振频率,R 为负载电阻,L
为回路电感,C 为回路电容。
一般而言,Q 越高,能量的传输越高,但是过高的Q 值会影响读写器的带通特性,尤其是读写器本身频率点比较偏的时候,标签Q 值过高,有可能会导致标签的频率点在读卡器的带通范围之外。一般设置Q 值为20的时候带通特性和带宽都比较好。一般L 和C 的值由于要匹配谐振,不怎么好改动,因此要降低Q 可以通过并联一个电阻R 来解决。所以在设计之初,需要尽量的让品质因数Q 留有余量,以便后期调试。如果设计太小Q 值就不好往高调试了。
步骤3、针对AS3911芯片的匹配电路可以参考“附件2:
AS3911_AN01_Antenna_Design_Gui”初步确定出EMC 、matching 电路。
天线匹配电路参考
步骤4、利用网络分析仪适当调整EMC 、matching 电路让天线谐振在13.56Mhz ,匹配10欧~50欧的电阻。根据AS3911文档推荐匹配20~30欧效率最高,如果考虑功耗等因素可以适当的匹配电阻变大,提高输入阻抗。
天线匹配意义:
在天线的LCR 电路中产生谐振,使电路中呈现纯阻抗性,此时电路的阻抗模值最小。当电压V 固定时,电流最大。
(1) 电路阻抗最小且为纯电阻。即 Z =R+jXL−jXC=R
(2) 电路电流为最大。
(3) 电路功率因子为1。
(4) 电路平均功率最大。即P=I2R
(5) 电路总虚功率为零。即QL=QC⇒QT=QL−QC=0
史密斯圆图 图示
步骤5:可以根据史密斯圆图来调整匹配电路。目标:将13.56Mhz 与实数轴相交,交点就是谐振在13.56Mhz 的电路阻抗最小且呈纯阻性,此时电路的阻抗模值最小。当电压V 固定时,电流最大。
可以根据 "附件3:AS3911 Matching " 来调整史密斯圆图的参数。
如果想对射频理论知识感兴趣可以参考。《射频电路设计》