13.56Mhz下50欧姆阻抗匹配简易教程

之前调试天线匹配参数，因为没有仪器，全部数据都是通过计算出来的，因此天线的参数可能始终不是最佳的，如今有了频谱分析仪，全部工做都变的简单了，下面介绍利用频谱分析仪结合史密斯圆图工具来调试天线，使天线性能尽可能达到最佳。

一、首先介绍下整套读卡系统：分为读头与天线，这两个是长距离匹配的。读头已经调试好了，使用的是PN512射频芯片。对外的射频座子采用的是SMA头的座子，已经达到了50欧姆的阻抗，中间采用50欧姆的同轴电缆相连，因此咱们须要作的就是把天线的输入阻抗调试到50欧姆，而下面的步骤也是为了这个目标。

二、知道了须要匹配50欧姆阻抗后，如今来了解下天线的频率，这里的应用通常都是TypeA类的卡片，载波频率为13.56Mhz。也就是说，在13.56Mhz下，读头与天线间的整个通路阻抗须要为50欧姆。下面是天线的原理图：其中C一、C二、C三、C4均为固定值的电容，C六、C5为可调电容。电容材料通常为COG或NPO的，为了减小温飘，R1为串联电阻。匹配的主要目标就是更改这个几个值来达到：在13.56M下，从SMA端看天线阻抗为50欧姆。

 

三、接下来正式开始介绍调试步骤，首先须要测试裸天线的参数：C三、C四、C5均不接，C一、C二、C6均短路链接，R1短路链接。利用频谱分析仪测试出在1Mhz下的裸天线的参数：La  = 1050nH。13.56Mhz下的天线串联电阻Ra = 1.63欧姆。

 

四、计算品质因素，对于读卡器的应用，通常品质因素范围在35左右，具体缘由没研究过。品质因素理解为电感分到的功率，品质因素越大，电流越大。具体计算公式为Q = wL/R，为了达到Q=35左右的值，因此须要增长天线的串联电阻来获得符合的Q值，L值和原始串联电阻已经在第三步中测量出来了，La=1050nH,Ra = 1.63欧姆，因此我这里取再增长1.5欧姆的附加电阻，来使得Q值为28.5左右。

 

 五、取R1=1.5欧姆，其他电容仍是按照3的步骤不变，焊接完R1后，接着利用频谱分析仪测量13.56Mhz下的天线的实部与虚部。测得此时天线实部为3.17。虚部为105.56。咱们的目标是使得虚部为0，实部为50。

 

六、接收咱们使用史密斯圆图工具来达到咱们的目标。首先输入原始点 Z = 3.170+105.560j，能够看到TP1点在圆图的上方，也就是呈现感性。咱们先调试并联电容使得实部的值为50，在取电容值的时候发现，使实部达到50的电容有两组，一组在圆图的上方，一组在圆图的下方，并且是对称的，咱们选择圆图的上方这一组，由于后面调虚部时加是容性的电容，若是取下方的这一组，那么后面虚部将调不到0。能够看到咱们取的并联电容值为83.3pf，固然这个值的电容是不存在的，因此就须要挑选合适的C三、C四、C5。为了知足上下范围可调，因此取C3=68pf、C4=5.6pf、C5=可调20pf。

 

七、按照第6部取得的值焊接上C三、C四、C5，而且利用陶瓷螺丝刀调整C5使得实际天线的实部达到50。接着继续看串联电容，仍是利用史密斯圆图工具，得出串联的电容值为28.2pc。一样，为了知足上下范围可调，因此取C1=5.6pf、C2=20pf、C6=可调10pf。

 

八、一样焊接上C一、C二、C6，而后利用陶瓷螺丝到调整C6，观察频谱仪使得天线虚部为0，这样50欧姆的天线就制做完成了。而后测试，那这个天线接收读头，实际测试距离可达8cm。注意：天线距离与天线半径密切相关。