13.56Mhz下50歐姆阻抗匹配簡易教程

之前調試天線匹配參數，因爲沒有儀器，全部數據都是通過計算出來的，因此天線的參數可能始終不是最佳的，如今有了頻譜分析儀，全部工做都變的簡單了，下面介紹利用頻譜分析儀結合史密斯圓圖工具來調試天線，使天線性能儘可能達到最佳。

一、首先介紹下整套讀卡系統：分爲讀頭與天線，這兩個是長距離匹配的。讀頭已經調試好了，使用的是PN512射頻芯片。對外的射頻座子採用的是SMA頭的座子，已經達到了50歐姆的阻抗，中間採用50歐姆的同軸電纜相連，因此咱們須要作的就是把天線的輸入阻抗調試到50歐姆，而下面的步驟也是爲了這個目標。

二、知道了須要匹配50歐姆阻抗後，如今來了解下天線的頻率，這裏的應用通常都是TypeA類的卡片，載波頻率爲13.56Mhz。也就是說，在13.56Mhz下，讀頭與天線間的整個通路阻抗須要爲50歐姆。下面是天線的原理圖：其中C一、C二、C三、C4均爲固定值的電容，C六、C5爲可調電容。電容材料通常爲COG或NPO的，爲了減小溫飄，R1爲串聯電阻。匹配的主要目標就是更改這個幾個值來達到：在13.56M下，從SMA端看天線阻抗爲50歐姆。

 

三、接下來正式開始介紹調試步驟，首先須要測試裸天線的參數：C三、C四、C5均不接，C一、C二、C6均短路鏈接，R1短路鏈接。利用頻譜分析儀測試出在1Mhz下的裸天線的參數：La  = 1050nH。13.56Mhz下的天線串聯電阻Ra = 1.63歐姆。

 

四、計算品質因素，對於讀卡器的應用，通常品質因素範圍在35左右，具體緣由沒研究過。品質因素理解爲電感分到的功率，品質因素越大，電流越大。具體計算公式爲Q = wL/R，爲了達到Q=35左右的值，因此須要增長天線的串聯電阻來獲得符合的Q值，L值和原始串聯電阻已經在第三步中測量出來了，La=1050nH,Ra = 1.63歐姆，因此我這裏取再增長1.5歐姆的附加電阻，來使得Q值爲28.5左右。

 

 五、取R1=1.5歐姆，其他電容仍是按照3的步驟不變，焊接完R1後，接着利用頻譜分析儀測量13.56Mhz下的天線的實部與虛部。測得此時天線實部爲3.17。虛部爲105.56。咱們的目標是使得虛部爲0，實部爲50。

 

六、接收咱們使用史密斯圓圖工具來達到咱們的目標。首先輸入原始點 Z = 3.170+105.560j，能夠看到TP1點在圓圖的上方，也就是呈現感性。咱們先調試並聯電容使得實部的值爲50，在取電容值的時候發現，使實部達到50的電容有兩組，一組在圓圖的上方，一組在圓圖的下方，並且是對稱的，咱們選擇圓圖的上方這一組，由於後面調虛部時加是容性的電容，若是取下方的這一組，那麼後面虛部將調不到0。能夠看到咱們取的並聯電容值爲83.3pf，固然這個值的電容是不存在的，因此就須要挑選合適的C三、C四、C5。爲了知足上下範圍可調，因此取C3=68pf、C4=5.6pf、C5=可調20pf。

 

七、按照第6部取得的值焊接上C三、C四、C5，而且利用陶瓷螺絲刀調整C5使得實際天線的實部達到50。接着繼續看串聯電容，仍是利用史密斯圓圖工具，得出串聯的電容值爲28.2pc。一樣，爲了知足上下範圍可調，因此取C1=5.6pf、C2=20pf、C6=可調10pf。

 

八、一樣焊接上C一、C二、C6，而後利用陶瓷螺絲到調整C6，觀察頻譜儀使得天線虛部爲0，這樣50歐姆的天線就製做完成了。而後測試，那這個天線接收讀頭，實際測試距離可達8cm。注意：天線距離與天線半徑密切相關。