线圈天线设计经验总结

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1、线圈天线设计经验总结做了三四个月的线圈天线了，从刚开始的什么都不懂，到现在的知道自己什么不懂，也算是一个成长的过程，做了这么久，有点经验，写在这里与大家分享一下。需求是13.56MHz的天线，就像刷公交卡的那种天线一样，但不知道用什么形式的天线做，看了一两个礼拜的微带天线，参考教程在HFSS中做出了第一个微带天线的仿真，正觉得有点进展的时候，老师一句话，用线圈天线做，我不得不改做线圈天线。然后就是各种资料的搜索与学习。线圈天线是一种很简单的天线，复杂点说的话，就是用铜线（当然可以是其他材料）按照一定的形状绕几圈，ok，这就是线圈天线

2、了，铜线的两头加上激励源就可以发射了。（有兴趣的同学可以把你手中的公交卡打开，会发现它就是用的线圈天线，网上有这种教程，可以让你把公交卡拆开，然后把完成公交卡功能的天线和芯片拿出来贴在手机后盖和电池之间，这样就可以很潇洒的实现手机刷卡了，哈哈，不过要怎么充值就要自己想办法了）当然，这个时候的线圈天线是不好用的，因为你对它的特性什么的都不了解。所以，打算先进行理论方面的研究。理论分析与Matlab仿真因为做的是类似于RFID的NFC的13.56MHz的线圈天线，天线在这个频率一般都是使用磁场耦合来实现能量的传递，那么我们就对在这个时候

3、线圈的磁场进行分析。网上关于矩形线圈的磁场分析有很多论文了，但我们还是自己做一下会理解的比较深刻，先复习一下电磁场的知识，正好书上有一道例题讲的就是长度为l的导线在周围空间任意点产生的磁场公式，这里引入了矢量磁位A，因为矢量磁位A的方向与电流I的方向是相同的，而且对矢量磁位求旋度就是磁感应强度B，这种性质对线天线来讲是很有用的。矩形线圈我们先来研究单圈的矩形线圈天线。叶南根据有限长导线周围磁感应强度的公式，算出四条边在空间某一点的矢量磁位A，由于两两方向相同，叠加之后就剩下了两个方向的向量相加，这样利于后面求旋度的处理；对空间某一点

4、总矢量磁位A求旋度就得到了磁感应强度B，只取B的Z方向大小Bz就得到了我们所关心的垂直方向磁感应强度（因为刷卡的时候算磁通量只有垂直方向的是有效的）。这样得到的是一个巨复杂的公式，用人的肉眼直接观察看不出来任何规律，于是借助Matlab的画图功能得到直观的感受。Matlab的m文件内容与图片如下：clearall;clc;%参数设定l=1;%矩形线圈的边长设为单位长度1I=1;%电流也是单位1u0=1;%毕奥萨法尔公式中需要用到的真空磁导率，由于是画示意图，所以取1即可PI=3.14;%πz=0.2;%这里设置距离矩形线圈的平面的高

5、度x=-.5:0.05:.5;y=-.5:0.05:.5;[X,Y]=meshgrid(x,y);%在xy平面上得到需要作图的区域点%以下是已经推导出来的公式的输入C0=u0*I/(4*PI);a=l/2+X;b=l/2-X;c=l/2+Y;d=l/2-Y;-.5:0.1:.5X2=sqrt(b.^2+z.^2+d.^2);X1=sqrt(a.^2+z.^2+d.^2);A3z=C0*z./(X2+b)./(X1-a).*((X1-a)./X2-(X2+b)./X1);A3y=C0*(-d)./(X2+b)./(X1-a).*((X

6、1-a)./X2-(X2+b)./X1);X2=sqrt(b.^2+z.^2+c.^2);X1=sqrt(a.^2+z.^2+c.^2);A4z=C0*z./(X2+b)./(X1-a).*((X1-a)./X2-(X2+b)./X1);A4y=C0*c./(X2+b)./(X1-a).*((X1-a)./X2-(X2+b)./X1);C0=u0*I/(4*PI);a=l/2+Y;b=l/2-Y;c=l/2+X;d=l/2-X;X2=sqrt(b.^2+z.^2+d.^2);X1=sqrt(a.^2+z.^2+d.^2);A2z=C

7、0*z./(X2+b)./(X1-a).*((X1-a)./X2-(X2+b)./X1);A2x=C0*(-d)./(X2+b)./(X1-a).*((X1-a)./X2-(X2+b)./X1);X2=sqrt(b.^2+z.^2+c.^2);X1=sqrt(a.^2+z.^2+c.^2);A1z=C0*z./(X2+b)./(X1-a).*((X1-a)./X2-(X2+b)./X1);叶南A1x=C0*c./(X2+b)./(X1-a).*((X1-a)./X2-(X2+b)./X1);Z=-(A1x-A2x-A3y+A4y);

8、%作图mesh(X,Y,Z);这是距离矩形线圈平面0.2高度（线圈边长为1）的Bz大小分布，可以看出场强大小是中间强，四周弱。将这个m文件做成一个函数，变量为距离线圈的平面高度，并在另一个文件中调用这个函数，生成不同高度时Bz大小的不