NFC設(shè)備設(shè)計(jì)寶典:天線篇
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天線是近場通信(NFC)設(shè)備中的關(guān)鍵部件。本書從理論和實(shí)踐的角度,對NFC設(shè)備不同種類天線的設(shè)計(jì)技術(shù)從標(biāo)準(zhǔn)層面到實(shí)際匹配層面都進(jìn)行了詳細(xì)講解,并給出了大量實(shí)用數(shù)據(jù),對于NFC設(shè)備的研發(fā)設(shè)計(jì)與調(diào)試有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。
譯者序 原書前言 第1 部分 背 景 第1 章 回顧NFC 設(shè)備天線設(shè)計(jì)的約束條件 2 1. 1 規(guī)范性約束 3 1. 1. 1 從發(fā)起者到接收者的上行鏈路 3 1. 1. 2 從接收者到發(fā)起者的下行鏈路 4 1. 1. 3 非接觸式標(biāo)準(zhǔn)與NFC 設(shè)備天線 5 1. 1. 4 技術(shù) 6 1. 1. 5 NFC Forum 設(shè)備 和NFC Forum 標(biāo)簽 7 1. 1. 6 NFC Forum 設(shè)備通信的模式 8 1. 1. 7 NFC Forum 設(shè)備的角色 9 1. 1. 8 注意虛假廣告 10 1. 2 監(jiān)管約束 10 1. 2. 1 RF 法規(guī) 10 1. 3 NFC 市場的規(guī)范 11 1. 4 NFC 技術(shù)規(guī)范 11 1. 4. 1 應(yīng)用成果及其直接約束 12 1. 5 天線設(shè)計(jì)應(yīng)用約束 15 第2 章 NFC 內(nèi)部原理的介紹和概述 16 2. 1 非接觸式 的物理基礎(chǔ)與NFC 16 2. 1. 1 傳播和輻射的現(xiàn)象 16 2. 1. 2 場與空間區(qū)域的分類 16 2. 1. 3 空間區(qū)域 16 2. 1. 4 遠(yuǎn)場: r >> λ /2 (Fraunhofer 區(qū)) 17 2. 1. 5 中場: rλ (Fresnel 區(qū)) 17 2. 1. 6 近場: r << λ /2 (Rayleigh 區(qū)) 和NFC 的起點(diǎn) 17 2. 1. 7 非接觸式. RFID 和NFC 應(yīng)用的注釋說明 17 2. 2 NFC 的概念 18 2. 2. 1 Biot ̄Savart 定律 19 2. 2. 2 圓形天線軸上一點(diǎn)的場H 19 2. 2. 3 作為d 一個函數(shù)的場H 的衰減 21 2. 2. 4 矩形天線的軸上一點(diǎn)的場H 22 第2 部分 NFC 設(shè)備天線的方案與設(shè)計(jì) 第3 章 發(fā)起者天線: 具體計(jì)算 25 3. 1 介紹 25 3. 1. 1 這里有一些發(fā)起者..還有一些發(fā)起者 25 3. 2 發(fā)起者天線的設(shè)計(jì)(不考慮外部環(huán)境的影響) 26 3. 2. 1 操作模式 27 3. 2. 2 扼要概述 28 3. 2. 3 集成電路的選擇 35 3. 2. 4 法律約束方面與EMC 污染 38 3. 2. 5 EMC 濾波 39 3. 2. 6 接收者的選擇和其閾值H_threshold 48 3. 2. 7 發(fā)起者天線的電感值的確定 49 3. 2. 8 簡單天線 54 3. 2. 9 天線阻抗匹配電路 58 3. 2. 10 計(jì)算發(fā)起者天線線圈中的電流 61 3. 2. 11 總結(jié)和舉例 63 3. 2. 12 模擬 65 3. 2. 13 天線輻射場H 的值 67 3. 2. 14 工作距離的計(jì)算與取值 68 3. 3 發(fā)起者天線的最大品質(zhì)因數(shù)質(zhì)量系數(shù)Q 69 3. 3. 1 Q 和場的截止 69 3. 3. 2 在ISO 字段 71 3. 3. 3 在應(yīng)用中測量Q 72 3. 3. 4 應(yīng)用中帶寬的測量 73 3. 4 關(guān)于發(fā)起者過程的簡要手冊 74 第4 章 發(fā)起者天線的應(yīng)用實(shí)例 76 4. 1 大天線 76 4. 1. 1 在卡仿真 ̄有電池 模式下與單NFC 設(shè)備通信 76 目 錄 Ⅸ 4. 1. 2 在標(biāo)簽 ̄無電池 模式下與多個NFC 設(shè)備通信 77 4. 2 單設(shè)備中的大天線 77 4. 2. 1 接收者的機(jī)械格式 77 4. 2. 2 形狀因子 和接收者的天線尺寸 77 4. 2. 3 操作時需要的應(yīng)用距離 78 4. 2. 4 估計(jì)由于距離或工作范圍所產(chǎn)生的負(fù)載效應(yīng) 78 4. 2. 5 環(huán)境(銅、鐵氧體、電池等) 78 4. 2. 6 說明我們建議的幾個措施 78 4. 2. 7 接收者必要的H_d 場 80 4. 2. 8 發(fā)起者的天線級創(chuàng)建所必需的H_0 80 4. 2. 9 功率P 81 4. 2. 10 場H. 必須由特定接收者的發(fā)起者生成 81 4. 2. 11 發(fā)起者的定義: 讀取器著陸區(qū)域 的格式 (放置接收者的區(qū)域) 81 4. 2. 12 應(yīng)用系統(tǒng) 注意事項(xiàng) 81 4. 2. 13 直接驅(qū)動天線的商用集成電路 82 4. 2. 14 booster 放大器 83 4. 2. 15 逆調(diào)制值的問題 86 4. 3 多天線中的大型天線 87 4. 3. 1 同步模式(暫時非復(fù)用) 87 4. 3. 2 暫時多路復(fù)用模式 88 4. 4 多設(shè)備中的大型天線 90 4. 5 發(fā)起者的其他示例 91 第5 章 接收者和標(biāo)簽的天線: 詳細(xì)計(jì)算 94 5. 1 簡介: 接收者 94 5. 2 NFC Forum 標(biāo)簽 95 5. 2. 1 技術(shù)子集 95 5. 3 天線接收者/標(biāo)簽問題介紹 97 5. 3. 1 接收者/標(biāo)簽的調(diào)諧 97 5. 3. 2 電感L 98 5. 3. 3 電容C 98 5. 3. 4 應(yīng)用領(lǐng)域和額外功能的使用 101 5. 4 最好的天線尺寸 103 5. 4. 1 接收者天線的尺寸 103 5. 4. 2 ISO 接收天線類別的應(yīng)用示例 105 Ⅹ NFC 設(shè)備設(shè)計(jì)寶典: 天線篇 5. 5 NFC 接收者和標(biāo)簽的工藝特性 109 5. 5. 1 NFC 接收者使用的集成電路數(shù)據(jù)規(guī)范 109 5. 5. 2 外置電容的數(shù)據(jù)規(guī)范 110 5. 5. 3 天線技術(shù)的工業(yè)數(shù)據(jù)規(guī)范 110 5. 5. 4 技術(shù)要點(diǎn) 110 5. 5. 5 保證無線供電的接收者的天線線圈最小數(shù)量的估算 113 第6 章 接收者天線設(shè)計(jì)的詳細(xì)示例 114 6. 1 小天線的情況 114 6. 1. 1 4、5、6 類或相近的示例 115 6. 1. 2 5 類天線設(shè)計(jì)示例 115 6. 1. 3 舉例 118 6. 1. 4 6 類天線的設(shè)計(jì)示例 121 6. 2 非常小的天線的情況 125 6. 2. 1 11、12、13 類天線的設(shè)計(jì)示例 125 6. 3 大型NFC 天線或標(biāo)簽: A4 格式 133 6. 3. 1 在馬拉松和鐵人三項(xiàng)運(yùn)動中應(yīng)用NFC 號碼比賽服 133 6. 3. 2 NFC 標(biāo)簽的技術(shù)特性 134 6. 4 特別大的天線的情況: A3 格式天線 135 6. 4. 1 大型天線的內(nèi)容與技術(shù)框架 135 6. 4. 2 傳統(tǒng)概念 135 6. 4. 3 4 天線網(wǎng)絡(luò)示例 140 6. 4. 4 等式的簡化 142 第7 章 發(fā)起者接收者天線對及其耦合 154 7. 1 電路與耦合 155 7. 1. 1 互感 155 7. 1. 2 完全互感 157 7. 1. 3 不完全的互感 157 7. 1. 4 耦合系數(shù)k 159 7. 2 通過互感耦合的調(diào)諧電路 161 7. 2. 1 為什么說幾乎 161 7. 2. 2 耦合指數(shù)n 162 7. 2. 3 小結(jié) 163 7. 3 調(diào)諧到相同頻率的同相耦合電路 164 7. 3. 1 轉(zhuǎn)換函數(shù) 164 7. 3. 2 轉(zhuǎn)移系數(shù)Kt 165 目 錄 Ⅺ 7. 3. 3 主要參數(shù)總結(jié) 166 7. 3. 4 當(dāng)頻率臨近諧振頻率的操作 168 第8 章 發(fā)起者接收者耦合和負(fù)載效應(yīng) 180 8. 1 由耦合所導(dǎo)致的負(fù)載效應(yīng) 180 8. 2 耦合調(diào)諧天線的主電流 181 8. 2. 1 發(fā)起者. 無負(fù)載(磁場中不存在接收者) 181 8. 2. 2 發(fā)起者磁場中存在負(fù)載(接收者) 的情況 182 8. 2. 3 環(huán)境因素對R2 的影響 184 8. 3 一些改進(jìn)想法 184 8. 4 負(fù)載效應(yīng) 186 8. 4. 1 定義和解釋 186 8. 4. 2 負(fù)載效應(yīng)中涉及的參數(shù) 187 8. 4. 3 工作距離的變化以及因此產(chǎn)生的耦合情況的變化 189 8. 4. 4 磁耦合及其后果 189 8. 4. 5 發(fā)起者的要求: 對接收者遠(yuǎn)程供電的電源的負(fù)載效應(yīng) 189 8. 4. 6 發(fā)射磁場的質(zhì)量 190 8. 4. 7 耦合系數(shù)和負(fù)載效應(yīng)的例子 195 8. 4. 8 NFC 中的分流電路 200 8. 5 如何進(jìn)行一個NFC 項(xiàng)目 204 總 結(jié) 參考文獻(xiàn) 211