.,非接讀卡硬件設計注意事項,1、線圈設計,A、建議設計為方形原因1：卡片線圈為長方形，便于元器件排布；原因2：reader的線圈為方形能最大限度增大耦合面積，加強能量傳遞效率。B、建議設計匝數不宜過多，23匝為宜原因：匝數過多往往導致線圈電感量過大，難以調試；同時，由于讀卡時距離近，極易造成讀卡接收困難。,.,非接讀卡硬件設計注意事項,1、線圈設計,C、線圈電感量維持在1uH為宜原因：此時匹配的阻容值較大，能有較大范圍的調節余地，這也是OBU非接線圈設計的經驗值。D、線圈面積可以不用太大原因：由于OBU的reader一般是近距離讀卡，因此耦合面積不用太大即可滿足穩定的讀卡需求；一般在應用中線圈尺寸大于3cmx3cm即可實現2cm距離內穩定讀卡。尺寸大于2.5cmx2.5cm即可實現1.5cm距離內穩定讀卡。注：目前OBU線圈一般都大于5.2cmx2.5cm，而讀卡距離一般在0.5cm以內，因此后續設計OBU線圈時可以嘗試減小線圈面積。,.,非接讀卡硬件設計注意事項,1、線圈設計,E、線圈品質因素設計在2030為宜原因：對于電感耦合式的天線在其尺寸不變的情況下，品質因素Q值越大意味著天線線圈中的電流強度越大，輸出功率越強，讀寫距離就越遠。與此同時，天線的傳輸帶寬B與品質因數Q成反比。過高的品質因數將導致帶寬縮小，降低讀寫器的調制邊帶信號幅度，導致讀寫器無法與卡片通信。環形天線與50的負載（reader）相連時，其Q值最好不超過30。為了優化天線的性能。讀寫器匹配電路的駐波比應小于1:1.2。因此品質因素一般設計為2030，可通過矢量網絡分析儀測量。,.,非接讀卡硬件設計注意事項,1、線圈設計,F、若reader收發端口為差分形式，則線圈最好設計為對稱模式實踐證明，非對稱式線圈與差分線圈無明顯區別，依然受限于感抗和阻抗匹配，但仍然建議做成差分形式。G、可嘗試reader與線圈分開即將芯片及芯片外圍置于線圈天線之外，非接讀卡芯片廠商有此建議，尚未嘗試，在新OBU設計時可在此方面做些研究，據說聚利即采用此方式；需要注意的是，此方式下許多信號線需跨越線圈，存在受干擾的風險，新設計時須重點關注于此。,.,非接讀卡硬件設計注意事項,2、reader模塊布局布線,A、reader模塊周圍需留有一定范圍的信號隔離區即讀卡模塊四口需要有一定的空白區域，具體空多少未知，空得越多，那么其受干擾、干擾其他信號的強度會小得多；然而，由于OBU的小型化趨勢明顯，因此，不可能留有很大區域供reader模塊揮霍，只能做到盡可能大些即可。B、電源線與地線的走線位置盡量貼近即在布線時盡量減小電源地回路間的面積，最好是采用并行走線的方式，這樣能有效避免在電源與地之間出現來自線圈的耦合干擾。,.,非接讀卡硬件設計注意事項,2、reader模塊布局布線,C、注意晶體及其耦合電容位置的擺放由于芯片驅動天線頻率與晶體同頻不同相位，且發射功率較大，所以建議特別注意晶體及其匹配電容的布局位置及噪聲隔離。晶體匹配電容需靠近晶體且遠離數字控制線，電源線等噪聲源。D、reader模塊盡量遠離其他頻率上工作的外設即在布線時，reader周圍盡量不要有其他非13.56M的時鐘線，如ESAM的4.5M時鐘，同時也包括SPI本身，這樣就要求在布線的過程中reader自身與MCU通信的數據線也要盡量遠離線圈且較少與線圈平行走線的距離，與線圈走線垂直的信號線（包括電源、地）上耦合的13.56M高頻分量要比平行走線時耦合的能量要小得多。,.,非接讀卡硬件調試方法,1、非接讀卡硬件組織形式,讀卡線圈并聯電容Cp為C307C308C312三個電容并聯的等效電容值串聯電容Cs=C306=C309接收電路反饋分壓電阻Rr包括R302和R304,.,非接讀卡硬件調試方法,2、非接讀卡調試困難的理論依據,A、接收端：卡片線圈不一致，造成能量耦合不一致，無法喚醒卡片或者是喚醒后卡片回復的能量超過reader接收動態范圍，這也是造成部分卡片貼近reader讀取不成功，一旦拿開一段距離后能夠成功的原因；B、發射端：reader本身輸出端口阻抗不固定，隨著輸出電流增加，輸出阻抗也增加，將對天線匹配結果造成影響，從而影響對卡成功率；,.,非接讀卡硬件調試方法,2、非接讀卡調試之前的理論估算,主要需要知道線圈的電感量Lcoil、天線設計的品質因素Q、匹配的并聯電容Cp、串聯電容Cs和接收串聯分壓電阻Rr;具體可參見以下文檔SKY1301_天線匹配設計.xls：,.,非接讀卡硬件調試方法,2、實際調試過程中的幾點經驗和方法,影響1311/1301讀卡的主要參數：發射場強、接收場強、諧振頻率、讀卡噪聲。A、發射端：發射場強越大，越容易實現高倍速讀卡；但場強過大，讀卡噪聲增大，毛刺或拖尾現象嚴重，讀卡容易產生復位出錯。調試方法：并聯電容Cp影響發射場強，電容越大，發射場強越大，但也有一個極限值，超過極限值，場強減小。SKY1301_TX發射驅動器實現恒定幅值交流差分電壓輸出，輸出端口為低阻抗設計：輸出電流80mA時，Rout5ohm。隨輸出電流增加，輸出電阻的增大將對天線匹配結果產生影響。,.,非接讀卡硬件調試方法,2、實際調試過程中的幾點經驗和方法,影響1311/1301讀卡的主要參數：發射場強、接收場強、諧振頻率、讀卡噪聲。B、接收端：接收場強大小適情況而定，過小，容易出現收不到卡回復的信號；過大，會引起讀文件出錯，需抬高卡和OBU的距離才能讀。調試方法：接收電路反饋分壓電阻Rr影響接收場強，SKY1301_RX接收采用包絡檢波器結構。輸入信號由片外電阻Rr與片內500ohm電阻對線圈交流電壓分壓實現。其值越大，接收場強越小。總電阻將對匹配Q值產生影響。,.,非接讀卡硬件調試方法,2、實際調試過程中的幾點經驗和方法,影響1311/1301讀卡的主要參數：發射場強、接收場強、諧振頻率、讀卡噪聲。C、共同影響：諧振頻率，有空載和帶載，調試時一般以空載為例。使空載時諧振點左偏，利于讀卡。由于帶載時TX耦合相位較晶振而言有所滯后，讀卡時線圈上耦合能量減弱、幅值降低，晶振相位會對其產生更大的作用而使得頻點和相位右偏，因此在空載調試時需要將線圈載波頻點和相位都稍微左偏。調試方法：串聯電容Cs影響頻點和相位，串聯電容越大，頻率越大相位左移；超過一定值，相位左移，頻率減小。,.,非接讀卡硬件調試方法,2、實際調試過程中的幾點經驗和方法,影響1311/1301讀卡的主要參數：發射場強、接收場強、諧振頻率、讀卡噪聲。C、噪聲影響：可通過芯片上的MFOUT輸出波形來判定，一旦解調出來的波形出現較多噪聲，則說明收發不匹配，可以通過減小發射場強或者接收場強來調整，當然也不調得過低，以防出現無法喚醒卡片。調試方法：適當減小并聯電容Cp