適合NFC天線系統(tǒng)設(shè)計(jì)的AWR軟件

近場(chǎng)通信（NFC)做為一種非接觸式的通信系統(tǒng)被廣泛的用于智能手機(jī)和平板設(shè)備。這種技術(shù)允許用戶在收銀臺(tái)處掃描他們的設(shè)備或者將其在另一個(gè)兼容設(shè)備移動(dòng)即可快速共享信息，而不需要復(fù)雜的設(shè)備或者物理連接。

天線系統(tǒng)在NFC設(shè)備中至關(guān)重要。一般來(lái)講，對(duì)工作在13.56MHz的NFC系統(tǒng)進(jìn)行成功設(shè)計(jì)不僅需要對(duì)發(fā)射和接收天線進(jìn)行電磁仿真，還需要將分立元件（包括將射頻功率轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)的整流橋）包含進(jìn)設(shè)計(jì)中。需要進(jìn)行的典型分析包括：隨發(fā)射/接收距離的變化進(jìn)行射頻匹配，多種情況下的直流信號(hào)電平的檢測(cè)，線圈的電感值及DC端產(chǎn)生的諧波。

應(yīng)用AXIEM進(jìn)行電磁仿真

在此應(yīng)用文檔中，NFC天線（下 圖所示）是由RohdeSchwarz公司——NFC論壇的長(zhǎng)期成員，負(fù)責(zé)制定相關(guān)的NFC規(guī)格和技術(shù)所提供。開始，首先將設(shè)計(jì)以Gerber 文件的形式導(dǎo)入AWR的Microwave Office/AXIEM環(huán)境。然后利用AXIEM，為版圖和相關(guān)的離散元件分配端口。最后，AWR的符號(hào)生成向?qū)⒂糜诋a(chǎn)生一個(gè)與版圖類似的符號(hào)，不需 要對(duì)一個(gè)60個(gè)端口的元件進(jìn)行耗時(shí)、易出錯(cuò)的人工布線。

圖1：AXIEM中發(fā)射/接收天線的版圖和端口

AXIEM里另一個(gè)非常有用的新功能是參數(shù)化。發(fā)射接收線圈之間的距離是是參數(shù)化的，這樣一個(gè)單一的數(shù)值參數(shù)Z，可以從1毫米掃描到100毫米，使得線圈之間空氣層的厚度也可由參數(shù)進(jìn)行控制。

圖2：整流的直流電壓與發(fā)射/接收距離(單位：mm)的關(guān)系。

雖然在原理圖中描述的電磁結(jié)構(gòu)是以Z為參數(shù)的一個(gè)有限離散集合，但在通常情況下，Z是連續(xù)的。換言之，盡管電磁仿真模擬的離散步進(jìn)為10mm(從1mm開始)，產(chǎn)生的掃描模型是以1mm進(jìn)行插值計(jì)算所得。

一個(gè)需要注意的有趣的現(xiàn)象是，如果發(fā)射天線的射頻匹配是在接收天線不存在的情況下確定的，當(dāng)接收天線接近時(shí)，匹配會(huì)顯著惡化。可在圖3史密斯圓圖中的非線性匹配中看出。

圖3：當(dāng)接收天線接近時(shí)，發(fā)射天線的輸入端口的射頻匹配會(huì)惡化。如果發(fā)射/接收天線之間的距離小于18mm,則駐波比會(huì)大于2。

總結(jié)

綜 上所述，AWR軟件是非常適合設(shè)計(jì)NFC天線系統(tǒng)。可方便的將電磁模型整合到非線性原理圖中，支持電磁模型的參數(shù)化與插值，AWR的Microwave Office/AXIEM軟件的結(jié)合使得NFC天線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者們更容易實(shí)現(xiàn)緊湊的設(shè)計(jì)以及使他們的設(shè)計(jì)和產(chǎn)品達(dá)到一個(gè)新的水平。