NFC匹配电路与滤波器设计

13.56MHz NFC通过近场耦合来传输电磁信号，电流流过读写器的天线时产生正比于线圈匝数、面积的磁场，时变的磁场穿过NFC卡片线圈的闭合空间又会产生感应电压，由此进行能量、信号的传输。NFC基本电路框架中，我们测量、计算出NFC天线的等效电阻Rant、等效电容Cant、等效电感Lant，为了使芯片输出的射频信号能最高效率地传输到天线端，需要设计匹配电路与天线共轭匹配——

1. 用矢量网络分析仪测量天线线圈

在《NFC天线工作原理、设计》中，我们已经介绍了如何测量、计算天线的等效电阻Rant、等效电容Cant、等效电感Lant；

2. 定义目标阻抗和Q因子

a.不同应用对应的目标阻抗不同，例如电池设备因为功耗小，目标阻抗可以定义在50-80ohm，有些芯片会对目标阻抗与发射电流值做出数据建议

b.Q因子取决于整体系统和框架条件，Q值越小，天线的稳定性越好，失谐较少，Q值越高，场强越高

3. 定义EMC滤波器

EMC滤波器包含了电感L、电容C，截止频率定义了整体失谐情况以及天线电路的传递函数。如下为二阶低通滤波器，截止频率的计算遵循

滤波器中，需注意电感在最大电流值的情况下不会进入饱和状态，且电感的Q值应尽可能高。该部分设计中，电感L范围常见为：330nH-560nH，截止频点需要高于13.56MHz

4. 计算匹配电路元件值

截止目前，我们所拥有的参数值有：

天线的参数值：等效电阻Rant、等效电容Cant、等效电感Lant

预设值：目标品质因子Q、目标阻抗Rmatch

EMC滤波器参数值：L1、C1

为避免复杂的运算，可使用NXP公司的一份计算表格，将上述的值填写后，由设定好的公式计算出匹配电路理论推荐值。

表格下载路径，文末获取——

5. 焊接并测试

将计算的理论值元件焊接在电路相应的位置，连上天线，在TX1、TX2之间利用矢量网络分析仪做实际的测试。一般理论分析与实际的效果会有偏差，因此需要再对器件的参数值再做微调。

综上，我们所做的测量、计算、实际调整，最终所要考究为如下三个因素：

1.在天线电流一定的情况下，产生的磁通量满足工作距离；

2.足够的带宽，可以无失真地传送用于数据调制的载波信号；

3.功率匹配，即与匹配电路达到共轭匹配，最大程度传输可用能量。

关注公众号，并在后台发送“NFC匹配”获取EMC滤波、匹配电路参数值自动计算表格《NFC-Reader Antenna Tuning》

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