NFC 天线原理及其设计 （以RF430FRL152H为例）

对于NFC系统而言，天线具有无线能量转换和无线数据通信的作用。如果天线设计且制作的严谨，就能够使得通信距离与通信效果获得比较完美的状态，这样能够提高NFC两端在通信过程中的安全性与稳定性[13]。
RF430FRL152H射频通信接口基于NFC的ISO15693协议。它用于读写器到标签的通信，以及26 kbit/s的标签到读写器的通信。

图 RF430FRL152H射频通信接口（图源TI）
Fig. RF430FRL152H RF communication interface
射频芯片与外界的接口是与天线连接的接口。NFC芯片的两个引脚可以连接到天线，从天线调谐来的能量从引脚进入芯片内部，在芯片内部电路进行整流稳压之后供给外部电路使用。天线的大小和相关参数取决于应用中实现的要求，比如通信距离等。
见图，利用外部天线（电感L）、片内谐振电容器(CINT)产生谐振。必要时还需要一个外部电容器CEXT。外部谐振电容器一般要加上，以允许较低电感天线(L<3.8μH)的天线电感变化。由天线的特征模理论，天线及其匹配电路元件的等效电路就都能用RLC电路很好的表示出来。 谐振频率采用以下公式计算。
f=1/(2π√LC) 
其中，L为天线电感，C为总谐振电容值（C=C_INT+C_EXT）， f为谐振频率。
在NFC芯片内部已经有一个片内谐振电容。片内谐振电容与天线引脚ANT1和ANT2并联，与连接在ANT1和ANT2引脚上的天线组成一个谐振电路。片内谐振电容值的误差范围为10%。为了获得最佳性能，片上电容和外部电容与天线电感谐振之后推荐的工作谐振频率（f）约为f≈13.7 MHz。为了稳定运行，超出该范围的谐振电路会导致性能下降。
对于NFC标签端，所设计的PCB天线的典型电感值为1.8uH，为了保证天线的匹配与良好的性能，在经过计算并且去除片内谐振电容值，则在片外仍然需要32pF的谐振电容。