本應用筆記旨在提供有關如何實現MAX66300 NFC/RFID讀卡器和認證器IC所需的天線設計的更多信息。

MAX66300模擬前端說明

MAX66300模擬前端（AFE）集成了符合所有13.56MHz空中接口標準的發送和接收鏈。

實際上，MAX66300內部配置字寄存器（可選位）允許設置以下參數：

上行鏈路通信（讀取器到標簽）：

調制指數：100% 或 7% 至 30%

數據速率和數據編碼，幀

下行鏈路通信（標簽到閱讀器）：

子載波：424kHz至484kHz（ISO 15693）。用戶可以調整讀卡器芯片內部濾波器以獲得最大性能。

數據速率、數據編碼、幀。

MAX66300支持讀卡器芯片提供的不同配置：

ISO 15693 標準

MAX66300模擬前端（內部結構）

如圖1所示，AFE的讀卡器發射器由以下部分組成：

天線驅動器（推挽式結構）

調制器

振蕩器由外部晶體或通過 OSCIN 輸入驅動（可選位 26）

使用選項位 6 和 7，AFE 可以支持三種不同的拓撲連接到天線，例如：

直接天線連接

雙并行輸出驅動器

RFIN 解調輸入

圖1.模擬前端的讀卡器發射器。

直接天線連接

在圖2的配置中，天線通過諧振電容直接連接到讀卡器輸出。

圖2.模擬前端的直接天線連接。

對于天線調諧，建議遵循以下示例：

使用13.56MHz的RLC表測量天線參數。

天線電感：1.2μH

品質因數：20

歐姆天線電阻可以通過應用以下公式得到：

RANT = 5.11Ω

諧振電容值（CRES）計算如下：

f0 = 13.56MHz

L = 1.2μH

CRES = 115pF

計算與天線串聯電阻如下：

RAD = 10Ω

RANT = 7Ω

VDD = 5V

VSS = 0V

IANT （peak） = 141mA

RSER = 20Ω

該電阻用于限制讀卡器輸出級驅動器的電流。

計算諧振電容兩端的電壓以確定電容分壓器，如下所示：

VANT = 20V

為了滿足RFIN輸入的最大規格，天線電壓必須除以近4倍。

最后，使用此處給出的Cres公式計算圖2的電容值：

Cres = 115pF（先前在步驟 2 中計算）

直流電容分壓器等于 4

C1 = 100pF

CDV1 = 15pF

CDV2 = 68pF

雙并行輸出驅動器

在遠程天線配置的情況下，如圖3所示，使用匹配阻抗電路使同軸電纜負載適應讀卡器輸出阻抗。如圖 4 所示，史密斯控制圖用于確定匹配網絡的分量值。

圖3.模擬前端的雙并行輸出驅動器。

舉個例子：

所需天線阻抗：50Ω

ANT1 和 ANT2 輸出阻抗：3.5Ω（同相驅動）

參考	價值
C1	680pF， 0805， NPO 技術
C2	680pF， 0805， NPO 技術
C3	820pF， 0805， NPO 技術
C4	1nF, 0805, NPO technology
C5	680pF, 0805, NPO technology
C6	560pF, 0805, NPO technology
C7	820pF, 0805, NPO technology
C8	33pF, 0805, NPO technology
L1	180nH, low serial resistance
L2	270nH, low serial resistance

圖4.史密斯圖。

為了適應從3.5Ω輸出驅動器電阻到50Ω天線阻抗負載，使用六個步驟，如以下示例所示：

步驟1使用MAX5對應的驅動器輸出阻抗33600Ω。

步驟2通過添加兩個680nF的串行電容來獲得阻抗。

步驟3根據串行電感L1至Z = 3.5 + 6.9j的影響調整阻抗結果。

步驟4：由C3、C4和C5組成的并聯電容網絡具有1.224nF的全局電容，在本例中產生的阻抗為14.6 – 1.1jΩ。

步驟5：第二個串行電感L2是匹配網絡的一部分。因此，新的阻抗值變為：

步驟6：由C6、C7和C8組成的并聯電容網絡具有365pF的全局電容，其輸出阻抗設置為最終期望的50Ω。

接待鏈

模擬前端的接收鏈可通過使用選項位13至8進行配置。接收鏈框圖如圖5所示。

圖5.接待鏈。

RFIN 解調輸入

RFIN1 和 RFIN2 輸入具有相同的內部結構和相同的靈敏度。它們連接到開關，其中狀態由選項位 14 定義：

位 14	描述
0	已選擇 RFIN1 輸入
1	已選擇 RFIN2 輸入

如果不使用一個輸入，則必須通過一個10nF電容將其連接到模擬地。

解調器

異步檢波器移除13.56MHz載波，并將幅度調制傳輸到接收鏈的其余部分。

過濾 器

低通和高通濾波器構成接收鏈濾波。可以通過芯片選項位（位 8、9 和 10）設置其轉折頻率。此設置取決于標簽使用的子載波。

例如：

副載波：424kHz

低通濾波器選擇：1MHz

高通濾波器零點：200kHz

放大器 - AGC

通過選件位15，用戶可以啟用或禁用AGC功能。AGC 開/關選擇主要取決于最終應用。放大器增益可降低至40dB。在嘈雜的環境中，降低增益值以保持相同的讀取性能可能是有用的。

為了獲得最大的性能，建議按如下方式使用 AGC 放大器：

特征	選項位	描述
AGC 攻擊模式選擇	16	總是攻擊
AGC 衰減模式選擇	17	快速衰減
AGC 攻擊率	18 到 19	~19分貝/微秒
AGC 衰減等待	20 到 21	~44微秒

比較儀

最后級比較器在系統輸出端提供標簽調制。內部處理機器使用該數字信號來讀取標簽發送的數據。

總結

本應用筆記提供了MAX66300天線設計的方程式和基本設計理念。

審核編輯：郭婷