非接卡硬件设计注意事项及调试方法.ppt

非接读卡硬件设计注意事项1、线圈设计A、建议设计为方形原因1：卡片线圈为长方形，便于元器件排布；原因2：reader的线圈为方形能最大限度增大耦合面积，加强能量传递效率。B、建议设计匝数不宜过多，23匝为宜原因：匝数过多往往导致线圈电感量过大，难以调试；同时，由于读卡时距离近，极易造成读卡接收困难。.非接读卡硬件设计注意事项1、线圈设计C、线圈电感量维持在1uH为宜原因：此时匹配的阻容值较大，能有较大范围的调节余地，这也是OBU非接线圈设计的经验值。D、线圈面积可以不用太大原因：由于OBU的reader一般是近距离读卡，因此耦合面积不用太大即可满足稳定的读卡需求；一般在应用中线圈尺寸大于 3cm x 3cm即可实现2cm距离内稳定读卡。尺寸大于2.5cm x 2.5cm即可实现1.5cm距离内稳定读卡。注：目前OBU线圈一般都大于5.2cm x 2.5cm，而读卡距离一般在0.5cm以内，因此后续设计OBU线圈时可以尝试减小线圈面积。.非接读卡硬件设计注意事项1、线圈设计E、线圈品质因素设计在2030为宜原因：对于电感耦合式的天线在其尺寸不变的情况下，品质因素Q值越大意味着天线线圈中的电流强度越大，输出功率越强，读写距离就越远。与此同时，天线的传输带宽B与品质因数Q成反比。过高的品质因数将导致带宽缩小，降低读写器的调制边带信号幅度，导致读写器无法与卡片通信。环形天线与50 的负载（reader）相连时，其Q值最好不超过30。为了优化天线的性能。读写器匹配电路的驻波比应小于1:1.2。因此品质因素一般设计为2030，可通过矢量网络分析仪测量。.非接读卡硬件设计注意事项1、线圈设计F、若reader收发端口为差分形式，则线圈最好设计为对称模式实践证明，非对称式线圈与差分线圈无明显区别，依然受限于感抗和阻抗匹配，但仍然建议做成差分形式。G、可尝试reader与线圈分开即将芯片及芯片外围置于线圈天线之外，非接读卡芯片厂商有此建议，尚未尝试，在新OBU设计时可在此方面做些研究，据说聚利即采用此方式；需要注意的是，此方式下许多信号线需跨越线圈，存在受干扰的风险，新设计时须重点关注于此。.非接读卡硬件设计注意事项2、reader模块布局布线A、reader模块周围需留有一定范围的信号隔离区即读卡模块四口需要有一定的空白区域，具体空多少未知，空得越多，那么其受干扰、干扰其他信号的强度会小得多；然而，由于OBU的小型化趋势明显，因此，不可能留有很大区域供reader模块挥霍，只能做到尽可能大些即可。B、电源线与地线的走线位置尽量贴近即在布线时尽量减小电源地回路间的面积，最好是采用并行走线的方式，这样能有效避免在电源与地之间出现来自线圈的耦合干扰。.非接读卡硬件设计注意事项2、reader模块布局布线C、注意晶体及其耦合电容位置的摆放由于芯片驱动天线频率与晶体同频不同相位，且发射功率较大，所以建议特别注意晶体及其匹配电容的布局位置及噪声隔离。晶体匹配电容需靠近晶体且远离数字控制线，电源线等噪声源。D、reader模块尽量远离其他频率上工作的外设即在布线时，reader周围尽量不要有其他非13.56M的时钟线，如ESAM的4.5M时钟，同时也包括SPI本身，这样就要求在布线的过程中reader自身与MCU通信的数据线也要尽量远离线圈且较少与线圈平行走线的距离，与线圈走线垂直的信号线（包括电源、地）上耦合的13.56M高频分量要比平行走线时耦合的能量要小得多。.非接读卡硬件调试方法1、非接读卡硬件组织形式读卡线圈并联电容Cp 为C307 C308 C312三个电容并联的等效电容值串联电容Cs=C306=C309接收电路反馈分压电阻 Rr 包括R302和R304 .非接读卡硬件调试方法2、非接读卡调试困难的理论依据A、接收端：卡片线圈不一致，造成能量耦合不一致，无法唤醒卡片或者是唤醒后卡片回复的能量超过reader接收动态范围，这也是造成部分卡片贴近reader读取不成功，一旦拿开一段距离后能够成功的原因；B、发射端：reader本身输出端口阻抗不固定，随着输出电流增加，输出阻抗也增加，将对天线匹配结果造成影响，从而影响对卡成功率；.非接读卡硬件调试方法2、非接读卡调试之前的理论估算主要需要知道线圈的电感量Lcoil、天线设计的品质因素Q、匹配的并联电容Cp、串联电容Cs和接收串联分压电阻Rr;具体可参见以下文档SKY1301_天线匹配设计.xls：.非接读卡硬件调试方法2、实际调试过程中的几点经验和方法影响1311/1301读卡的主要参数：发射场强、接收场强、谐振频率、读卡噪声。A、发射端：发射场强越大，越容易实现高倍速读卡；但场强过大，读卡噪声增大，毛刺或拖尾现象严重，读卡容易产生复位出错。调试方法：并联电容Cp影响发射场强，电容越大，发射场强越大，但也有一个极限值，超过极限值，场强减小。SKY1301_TX发射驱动器实现恒定幅值交流差分电压输出，输出端口为低阻抗设计：输出电流 80 mA时，Rout 5 ohm。随输出电流增加，输出电阻的增大将对天线匹配结果产生影响。.非接读卡硬件调试方法2、实际调试过程中的几点经验和方法影响1311/1301读卡的主要参数：发射场强、接收场强、谐振频率、读卡噪声。B、接收端：接收场强大小适情况而定，过小，容易出现收不到卡回复的信号；过大，会引起读文件出错，需抬高卡和OBU的距离才能读。调试方法：接收电路反馈分压电阻Rr影响接收场强，SKY1301_RX接收采用包络检波器结构。输入信号由片外电阻 Rr与片内500ohm电阻对线圈交流电压分压实现。其值越大，接收场强越小。总电阻将对匹配Q值产生影响。.非接读卡硬件调试方法2、实际调试过程中的几点经验和方法影响1311/1301读卡的主要参数：发射场强、接收场强、谐振频率、读卡噪声。C、共同影响：谐振频率，有空载和带载，调试时一般以空载为例。使空载时谐振点左偏，利于读卡。由于带载时TX耦合相位较晶振而言有所滞后，读卡时线圈上耦合能量减弱、幅值降低，晶振相位会对其产生更大的作用而使得频点和相位右偏，因此在空载调试时需要将线圈载波频点和相位都稍微左偏。调试方法：串联电容Cs影响频点和相位，串联电容越大，频率越大相位左移；超过一定值，相位左移，频率减小。.非接读卡硬件调试方法2、实际调试过程中的几点经验和方法影响1311/1301读卡的主要参数：发射场强、接收场强、谐振频率、读卡噪声。C、噪声影响：可通过芯片上的MFOUT输出波形来判定，一旦解调出来的波形出现较多噪声，则说明收发不匹配，可以通过减小发射场强或者接收场强来调整，当然也不调得过低，以防出现无法唤醒卡片。调试方法：适当减小并联电容Cp，或者适当增加接收电路反馈分压电阻Rr。.非接读卡硬件调试方法2、实际调试过程中的几点经验和方法影响1311/1301读卡的主要参数：发射场强、接收场强、谐振频率、读卡噪声。D、typeB卡调试：一般取A卡串联电容的1015%作为其串联电容即可，其他测试、调试方法同A卡。.谢谢！谢谢！.