电子产品世界

　　根据f=，当我们选取=1mH时，则TRH031M的内部接收电路利用卡的回应信号在副载波的双边带上都有调制这一概念来进行工作。采用芯片内部产生的VMID作为RX引脚输入。为了稳定 VMID的输出，必须在VMID和GND之间连接一个电容C4。接收电路需要在RX和VMID之间连接一个分压电路。另外，建议在天线线圈和反压器之间串连一个电容。这个接收电路由R1，R2，C3和C4组成，数值示于表1。

　　EMC滤波电路仿真

　　针对500W天线阻抗进行EMC滤波电路的仿真：

　　① 设定特性阻抗Z。=500W，输入信号频率为13.56MHz;

　　② 令负载ZL=500W+0.00jW，确定起始点1;

　　③ 在ZL上并联电容C0，得到点2;

　　④ 再在C0上串联电感L0，得到点3;

　　应使点3位于15W匹配点，若点3 不能精确位于该点，则应微调各元件参数。由圆图的直观性，该调整不难实现。由此，得到如图5(a)所示的阻抗圆图。由Smith Chart得到C0 =136pF，L0=1mH时，可以推算出1、3点间的等效阻抗为15.24+j 0.00W，接近于负载阻抗15Ω，这表明了我们所设计的元件参数是正确的。其误差源于元件不可能无限精确。

　　(a)

　　(b)

　　图5 EMC滤波电路Smith圆图

　　由此，得到如图5(b)所示的阻抗圆图。由Smith Chart得到C0 =136pF，L0=1mH时，可以推算出1、3点间的等效阻抗为500.42+j 50.47欧姆，接近于天线阻抗500欧姆，这表明了前面我们所设计的元件参数是正确的。

　　天线匹配电路设计

　　天线本身是一个低电阻的器件，将天线连接到TRH031M需要一个匹配电路。设计天线的匹配电路有两种方法：50W匹配天线和使用直接匹配的天线配置。在本设计中采用直接匹配的天线配置。

　　计算天线线圈的电感

　　精确计算天线线圈的电感值在实践上非常困难的，通常用下面的公式估算：

　　L[nH]=2×L[cm]×(ln(L[mm] / D[mm]-k)) (1)

　　其中L为天线线圈一圈的长度，N为天线线圈圈数，一般为3圈，D为天线线圈直径或导体的宽度，P为由天线线圈的技术而定的N的指数因子(见表2)。

　　线圈电阻的估算

　　没有阻抗分析仪的首次天线调谐的估算可以用下面的公式：

　　RANT=5RDC (2)

　　为了给RFID卡提供足够的能量，天线与卡片间必须实现紧耦合，耦合系数最少为0.3(耦合系数为0时，即由于距离太远或磁屏蔽导致完全去耦，耦合系数为1即全耦合)。因此天线线圈采用直径为1mm的导线，设计为三圈的76mm×49mm长方形天线。此时，天线线圈产生的电感，由公式1可计算出天线线圈的电感值约为L=1.7mH。天线电阻R=1.4W。

　　由于每块不同的天线电路板实际的天线线圈电感值总是会稍有差异，在实际的PCB设计时，天线匹配网络的元件的设计过程按照图6进行调整。谐振电容由固定电容=150pF和可调电容CV2代替。通过调整可调电容CV2来使得天线的振荡频率为13.35MHz，通过调节C1使得天线的阻抗为500W，通过调整可调电容将每块天线板的读写距离调整到最佳。

　　图6天线匹配电路调整过程

　　天线匹配网络仿真步骤如下：

　　① 设定特性阻抗Z。=500 W，输入信号频率为13.56MHz;

　　② 令负载ZL=0.00W+0.00jW，确定起始点1;

　　③ 在ZL上串联电阻Rcoil=0.7W，得到点2;

　　④ 再在Rcoil上串联电感L=0.85mH，得到点3;

　　⑤ 再并联电容C2，得到点4;

　　⑥ 最后再串联电容C1，得到点5。

　　图7 天线匹配网络电路的Smith圆图

　　由此，得到如图7所示的阻抗圆图。图中设Rcoil为0.7W，L为0.85微亨，这样天线就由Rcoil和L来等效代替。由Smith Chart得到C2=163pF ， C1 =15pF，由此可以推算出1、5点间的等效阻抗为247.79+j11W，接近于对称天线的一半阻抗250W。

　　通过仿真得到的结果与笔者设计的元件参数基本一致，这说明了所设计的天线电路是正确的。

　　结语

　　基于ISO/IEC 15693标准，设计了基于ATMEGA64L微控制器和TRH031M读卡芯片工作频率为13.56MHZ的RFID读写器系统。设计并实现了基于 RFID技术的物流系统的软硬件原型，经过实际使用证明，系统的总体方案设计可行，其主要功能基本得以实现，达到了系统的性能指标：设计的读卡器系统对无源的15693协议的卡片的识别作用距离可达7.5cm。同时该系统能对ISO15693协议的卡片进行读写操作。系统运行正确，显示准确，使用方便，具有较强的抗干扰性能。

关键词： ATMEGA64L RFID