对于NFC系统而言,天线具有无线能量转换和无线数据通信的作用。如果天线设计且制作的严谨,就能够使得通信距离与通信效果获得比较完美的状态,这样能够提高NFC两端在通信过程中的安全性与稳定性[13]。
RF430FRL152H射频通信接口基于NFC的ISO15693协议。它用于读写器到标签的通信,以及26 kbit/s的标签到读写器的通信。
图 RF430FRL152H射频通信接口(图源TI)
Fig. RF430FRL152H RF communication interface
射频芯片与外界的接口是与天线连接的接口。NFC芯片的两个引脚可以连接到天线,从天线调谐来的能量从引脚进入芯片内部,在芯片内部电路进行整流稳压之后供给外部电路使用。天线的大小和相关参数取决于应用中实现的要求,比如通信距离等。
见图,利用外部天线(电感L)、片内谐振电容器(CINT)产生谐振。必要时还需要一个外部电容器CEXT。外部谐振电容器一般要加上,以允许较低电感天线(L<3.8μH)的天线电感变化。由天线的特征模理论,天线及其匹配电路元件的等效电路就都能用RLC电路很好的表示出来。 谐振频率采用以下公式计算。
f=1/(2π√LC)
其中,L为天线电感,C为总谐振电容值(C=C_INT+C_EXT), f为谐振频率。
在NFC芯片内部已经有一个片内谐振电容。片内谐振电容与天线引脚ANT1和ANT2并联,与连接在ANT1和ANT2引脚上的天线组成一个谐振电路。片内谐振电容值的误差范围为10%。为了获得最佳性能,片上电容和外部电容与天线电感谐振之后推荐的工作谐振频率(f)约为f≈13.7 MHz。为了稳定运行,超出该范围的谐振电路会导致性能下降。
对于NFC标签端,所设计的PCB天线的典型电感值为1.8uH,为了保证天线的匹配与良好的性能,在经过计算并且去除片内谐振电容值,则在片外仍然需要32pF的谐振电容。