意法半導(dǎo)體ST25R3911B/ST25R391x器件的自動天線調(diào)諧 (AAT)應(yīng)用說明

NFC讀卡器的天線參數(shù)，如天線電感和自諧振頻率，可以根據(jù)環(huán)境影響而改變。這種影響可能是由于將讀卡器的印刷電路板安裝在其最終的外殼中，或在操作過程中將整個讀卡器裝置靠近金屬物體而造成的。

改變天線參數(shù)會導(dǎo)致天線失諧，性能下降。根據(jù)最初的天線匹配組件，在調(diào)制期間和調(diào)制之后可能會出現(xiàn)過沖。天線失諧也可能導(dǎo)致匹配阻抗下降，這可能導(dǎo)致違反閱讀器設(shè)備的最大功率消耗。

為了克服這些影響，可以通過使用ST25R3911B設(shè)備的自動天線調(diào)諧（AAT）功能對匹配網(wǎng)絡(luò)進行重新調(diào)諧。

本應(yīng)用說明以ST25R3911B-DISCO板為例，介紹了基于軟件和硬件的AAT平臺。

基于軟件的AAT算法是一個例子，說明如何為目標相位或振幅調(diào)整天線。這個方案可以被看作是基于硬件的AAT的替代方案，在這個方案中，振幅總是被最大化。

本文只提到了ST25R3911B器件，但本應(yīng)用說明的內(nèi)容也適用于ST25R3911、ST25R3913和ST25R3914器件。上述算法的實現(xiàn)是在STSW-ST25R001軟件中完成的。

1 天線自動調(diào)諧原理

有幾個因素需要在生產(chǎn)后或通信嘗試之間重新調(diào)諧天線。 天線失諧的最常見原因是：

? 匹配組件的變化

? PCB 或繞線天線的制造變化

? 天線材料或靠近天線的材料（鐵氧體）的溫度行為

? 由于環(huán)境影響而失諧（閱讀器單元靠近金屬安裝）

? 兩個匹配選項（低功率匹配和高功率匹配）之間的依賴于應(yīng)用的切換

補償上述影響的一種簡單方法是改變并聯(lián)電容器的值，從而調(diào)整 LC 天線回路的諧振頻率。

自動天線調(diào)諧是 ST25R3911B 器件的一項功能，可將八個二進制加權(quán)電容器（每個 RFO 通道四個）與并聯(lián)電容器并聯(lián)。 使用這種方法，并聯(lián)電容器可以根據(jù)電容器值給出的微調(diào)范圍分 16 個步驟進行調(diào)整。

圖 1 顯示了一個典型的 AAT 配置，它也用在 ST25R3911B-DISCO 板上。

圖 1. 具有自動天線調(diào)諧功能的天線匹配電路

LSB 微調(diào)電容不應(yīng)低于 5.6 pF。 根據(jù)經(jīng)驗，調(diào)整范圍（所有調(diào)整電容器的總和）應(yīng)在并聯(lián)電容器值的 1/4 和 3/4 之間。

為使原理圖適應(yīng) AAT 的使用，建議使用天線匹配工具設(shè)計閱讀器。 根據(jù)未匹配天線的自諧振頻率，需要或多或少的并聯(lián)電容來將諧振頻率調(diào)諧到 13.56 MHz。 一個好的方法是將計算出的并聯(lián)電容器減去 MSB 微調(diào)電容器值。

例如，如果并聯(lián)電容的計算值為 180 pF，而 MSB 微調(diào)電容為 56 pF，則新的并聯(lián)電容可以選擇 120 pF 的值。 這將導(dǎo)致 trim 值為 8。

2 目標阻抗測量和電流消耗

在 ST25R3911B-DISCO 上，有 16 個不同的目標阻抗，VSP_RF = 4.62 V 時的相關(guān)電流消耗對應(yīng)于 16 個微調(diào)值。

2.1 微調(diào)值 0

圖 2. 微調(diào)值 0 阻抗測量

狀況：

? 在 13.56 MHz 時 Z = 35.3 Ω+j12 Ω； |Z| = 37.24 歐姆

? 電流消耗：88.3 毫安

2.2 微調(diào)值 1

圖 3. 微調(diào)值 1 阻抗測量

狀況：

? 在 13.56 MHz 時 Z = 32.05 Ω+j8.181 Ω； |Z| = 33.1 歐姆

? 電流消耗：93.2 毫安

2.3 微調(diào)值 2

圖 4. 微調(diào)值 2 阻抗測量

狀況：

? 在 13.56 MHz 時 Z= 29 Ω+j5.4 Ω； |Z| = 29.5 歐姆

? 電流消耗：102.8 毫安

意法半導(dǎo)體ST25R3911B/ST25R391x器件的自動天線調(diào)諧 (AAT)應(yīng)用說明

(出處: 一牛網(wǎng))

審核編輯：湯梓紅