天線系統(tǒng)在NFC設(shè)備中至關(guān)重要。一般來講，對工作在13.56MHz的NFC系統(tǒng)進(jìn)行成功設(shè)計(jì)不僅需要對發(fā)射和接收天線進(jìn)行電磁仿真，還需要將分立組件(包括將射頻功率轉(zhuǎn)換為直流信號的整流橋)包含進(jìn)設(shè)計(jì)中。需要進(jìn)行的典型分析包括：隨發(fā)射/接收距離的變化進(jìn)行射頻匹配，多種情況下的直流信號電平的檢測，線圈的電感值及DC端產(chǎn)生的諧波。

應(yīng)用AXIEM進(jìn)行電磁仿真

在此應(yīng)用文檔中，NFC天線(下圖所示)是由Rohde&Schwarz公司——NFC論壇的長期成員，負(fù)責(zé)制定相關(guān)的NFC規(guī)格和技術(shù)所提供。開始，首先將設(shè)計(jì)以Gerber文件的形式導(dǎo)入AWR的Microwave Office/AXIEM環(huán)境。然后利用AXIEM，為版圖和相關(guān)的離散組件分配端口。最后，AWR的符號生成向?qū)⒂糜诋a(chǎn)生一個與版圖類似的符號，不需要對一個60個端口的組件進(jìn)行耗時、易出錯的人工布線。

圖1：AXIEM中發(fā)射/接收天線的版圖和端口(承蒙Rohde & Schwarz公司提供設(shè)計(jì))。

AXIEM里另一個非常有用的新功能是參數(shù)化。發(fā)射接收線圈之間的距離是是參數(shù)化的，這樣一個單一的數(shù)值參數(shù)Z，可以從1毫米掃描到100毫米，使得線圈之間空氣層的厚度也可由參數(shù)進(jìn)行控制。

圖2：整流的直流電壓與發(fā)射/接收距離(單位：mm)的關(guān)系。

雖然在原理圖中描述的電磁結(jié)構(gòu)是以Z為參數(shù)的一個有限離散集合，但在通常情況下，Z是連續(xù)的。換言之，盡管電磁仿真模擬的離散步進(jìn)為10mm(從1mm開始)，產(chǎn)生的掃描模型是以1mm進(jìn)行插值計(jì)算所得。

一個需要注意的有趣的現(xiàn)象是，如果如果發(fā)射天線的射頻匹配是在接收天線不存在的情況下確定的，當(dāng)接收天線接近時，匹配會顯著惡化。可在圖3史密斯圓圖中的非線性匹配中看出。

圖3：當(dāng)接收天線接近時，發(fā)射天線的輸入端口的射頻匹配會惡化。如果發(fā)射/接收天線之間的距離小于18mm,則駐波比會大于2。

結(jié)語

綜上所述，AWR軟件非常適合設(shè)計(jì)NFC天線系統(tǒng)。可方便的將電磁模型整合到非線性原理圖中，支持電磁模型的參數(shù)化與插值，AWR的Microwave Office/AXIEM軟件的結(jié)合使得NFC天線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者們更容易實(shí)現(xiàn)緊湊的設(shè)計(jì)以及使他們的設(shè)計(jì)和產(chǎn)品達(dá)到一個新的水平。