Note: Antenna for NFC Controller

NFC應用經過apple pay等應用算是深入生活中, 手上也有些案子在用, 因為某些原因感覺效果不是很好, 最近選了NXP PN7120來測試, 基本上它應該是NXP針對一般小廠商需求推出的產品, 檯面上大廠不會用這顆, 不過如果關注他的硬體與韌體會發現基本上是大同小異, 從PN547時代就導入的CortexM0去取代舊時代的8051的架構估計這個架構很久都不會在改變,可能的是微調製程參數, RF等地方而已. 所以還是可以藉由這一個系列去研究其他相關產品。

PN7120 主要提供了 AN11565 Hardware Design Guide 與AN11564 Antenna Design and Matching Guide 這兩個文件實際上除了硬體相關的設計注意事項也提到了相關的Register設定意義, 所以除了HW與RF人員外, 相關的DRIVER PORTING可能也需要一起協助處理

在AN11564中, 一開始先用一個模擬示意, 當天線在一個金屬平面上會因為在金屬上會產生逆向渦流(Eddy Currrent)進而減少磁場的強度, 這主要是因為NFC操作在13.56MHz的頻率, 能量交換主要是透過磁場達成, 而金屬會感應天線的能量,進而產生一個反向渦流去抵銷天線能量

為了避免這個渦流效應, 恢復天線本身效能可以透過貼上鐵氧體(Ferrite)去減少渦流產生,因其為磁性材料而且有高阻值使渦流減到很低的狀況。

天線的設計步驟

文件的3.1章節提的是基本的設計五步驟

  1. 找出天線的線圈特性
  2. 找出發射的EMC濾波器的截止頻率
  3. 設計針對讀取天線與EMC之間的匹配電路
  4. 調整匹配針對卡片模式
  5. 設計接收路徑參數

它這實際上是需要反覆這5個步驟的不是一開始決定天線就完全不變得
天線的Q值建議是35以下可以考慮設計在下面之間, 而且還要考慮到匹配網路
ISO14443:BW=1.921MHz,Q≈10
ISO15693:BW=0.914MHz,Q≈20

一般建議的天線效能為距離3.5 ~ 5cm 能讀取到 Mifare Ultralight/Desfire為考量, 否則使用上可能會有困擾

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