瑞萨RL78/G13教程：天线线圈匹配电路设计与品质因子分析

"直接匹配天线的天线线圈匹配电路-瑞萨快速入门教材 r5f100lea（rl78/g13）" 本文档主要讨论了在RFID系统中，特别是针对MIFARE®工作频率13.56MHz的系统，如何设计和匹配天线线圈，以便实现高效的数据传输。在设计过程中，品质因子（Q因子）是一个关键参数，它直接影响天线的调谐和性能。 首先，描述中提到了直接匹配天线的天线线圈匹配电路，这是为了确保天线能够与读写设备（RWD）正确通信。在测量天线等效电路时，推荐使用阻抗分析仪，以便精确获取天线线圈的电感（LANT）和电阻（RANT）。如果没有这种专业仪器，可以通过附录A中的公式估算初始值。特别指出，由于13.56MHz的工作频率，电阻的集肤效应会导致损耗，因此线圈不能仅基于DC阻抗设计。 品质因子（Q因子）是衡量天线效率的重要指标，通常在50至100之间，但为了确保良好的数据传输，这个值需要更低。Q因子的计算公式为Q = ωL / RANT，其中ω是工作频率的角频率。对于MIFARE®系统，波特率是105.9kHz/sec，采用Miller编码，数据传输的脉宽为3微秒。根据时间与带宽的乘积规定，要求的Q因子至少为35，以保证足够的带宽。 为了降低原始Q因子，需要添加一个外部电阻（REXT），其值通过以下公式计算：REXT = (Q * LANT) / (RANT - Q * ωL)，这里REXT是一个分压电阻，用于中心抽头的天线线圈设计，以平衡阻抗。 此外，文档还提到了其他匹配电路的设计考虑，例如EMC电路和接收电路。对于不同类型的天线，如50欧姆匹配的天线，有特定的解决方案，包括长距离和短距离应用。环境因素，如金属物体、多个天线和温度变化，也会对天线性能产生影响，需要在设计时予以考虑。 最后，文档提供了天线调谐的方法，包括直接匹配天线和50欧姆匹配天线的调谐步骤，以及如何通过检查Q因子来验证设计的正确性。附录A提供了天线线圈电感和电阻估算的公式，帮助工程师进行初步设计。 总结来说，这份瑞萨的快速入门教材详细介绍了如何设计和优化直接匹配天线的天线线圈匹配电路，强调了Q因子的重要性，并提供了实用的计算方法和设计技巧，旨在帮助工程师在RFID系统中实现高效稳定的通信。