非接卡硬件设计注意事项及调试方法

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，2~3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。1精品PPT|实用可编辑第一页，共十七页。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3cmx3cm即可实现2cm距离内稳定读卡。尺寸大于2.5cmx2.5cm即可实现1.5cm距离内稳定读卡。

注：目前OBU线圈一般都大于5.2cmx2.5cm，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。2精品PPT|实用可编辑第二页，共十七页。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20~30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50Ω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20~30，可通过矢量网络分析仪测量。3精品PPT|实用可编辑第三页，共十七页。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。4精品PPT|实用可编辑第四页，共十七页。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。5精品PPT|实用可编辑第五页，共十七页。PPT内容概述非接读卡硬件设计注意事项。精品PPT|实用可编辑。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3cmx3cm即可实现2cm距离内稳定读卡。尺寸大于2.5cmx2.5cm即可实现1.5cm距离内稳定读卡。F、若reader收发端口为差分形式，则线圈最好设计为对称模式。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。接收电路反馈分压电阻Rr包括R302和R304。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。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。谐振频率，有空载和带载，调试时一般以空载为例。16第六页，共十七页。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。7精品PPT|实用可编辑第七页，共十七页。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C307C308C312三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R3048精品PPT|实用可编辑第八页，共十七页。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；9精品PPT|实用可编辑第九页，共十七页。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》：10精品PPT|实用可编辑第十页，共十七页。来源网络·实用可编辑精品PPT·收集整理第十一页，共十七页。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<80mA时，Rout<5ohm。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。12精品PPT|实用可编辑第十二页，共十七页。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。13精品PPT|实用可编辑第十三页，共十七页。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。14精品PPT|实用可编辑第十四页，共十七页。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。15精品PPT|实用可编辑第