非接触式IC卡的工作原理.doc

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1、将一个电容器Cr与阅读器的天线线圈并联，电容器电容的选择依据是：它与天线线圈的电感一起，形成谐振频率与阅读器发射频率相符的并联振荡回路。该回路的谐振使得阅读器天线线圈产生非常大的电流，这种方法也可用于产生供远距离应答器工作所需要的场强。应答器的天线线圈和电容器C1构成振荡回路，调谐到阅读器的发射频率。通过该回路的谐振，应答器线圈上的电压U达到最大值。这两个线圈的结构也可以解释作变压器（变压器的耦合），变压器的两个线圈之间只存在很弱的耦合。阅读器的天线线圈与应答器之间的功率传输效率与工作频率f、应答器线圈的匝数n、被应答器线圈青年路的面积A、两个线圈的相对角度以及它们之间的距离

2、成比例。随着频率的增加，所需的应答器线圈的电感，表现为线圈匝数“N”的减少（135kHz：典型为100~1000匝，13.56MHz：典型为3~10匝）。因为应答器中的感应电压是与频率成比例的，在较高频率情况下，线圈匝数较少对功率传输效率几乎没有影响。因为电感耦合系统的效率不高，所以只适用于低电流电路。只有功耗极低的只读应答器（<135kHz）可用于1m以上的距离。具有写入功能和复杂安全算法的应答器的功率消耗较大，因而一般的作用距离为15cm，尽管个别的可达到80cm。应答器到阅读器的数据传输负载调制：正如已经指出的那样，对电感耦合系统来说是一种变压器耦合型，即作为初级线圈的

3、阅读器和作为次级线圈的应答器之间的耦合。只要线圈之间的距离不大于0.16入（波长），并且应答器处于发送天线的近场之内，变压器耦合就是有效的。如果把谐振的应答器（就是说，应答器的固有谐振频率与阅读器的发送频率相符合）放入阅读器天线的交变磁场中，那么该应答器就从磁场取得能量。从供应阅读器天线的电流在阅读器内阻R1上的降压可以测得此附加功耗。应答器天线上的负载电阻的接通和断开使阅读器天线上的电压发生变化，实现用远距离应答器对天线电压进行振幅调制，如果人们通过数据控制负载电压的接通和断开，那么这些数据就能够从应答器传输到阅读器，人们把这种数据传输方式称作负载调制。谐振应答器线圈中感应

4、的电压用于给无源应答器的数据存储器（微型芯片）供电，为了显著提高等效电路的效率，在应答器线圈L上并联电容C以构成并联振荡回路，其谐振频率与所述的射频识别系统的工作频率一致为f，并联振荡回路的谐振频率可由汤姆逊公式算出：实际上，C是由并联电容器C1和实际电路的寄生电容C2构成的：C=C1+C2所需要并联电容器C1的电容是在考虑到寄生电容C2时由汤姆逊公式得出：对低于135kHz频率范围的应答器来说，应答器线圈L通常并联一个芯片电容器（C1=20~220pF）,以获得所需谐振频率。对13.56MHz和27.125MHz的较高的频率来说，所需电容C大多是很小的，有数据载体的输入电容

5、和线圈的寄生电容一起就足够用了。。应答器谐振频率的测量特别是在生产电感耦合的应答器时，需要能够准确地测量它的谐振频率，必须确定与额定值的偏差。因为应答器大多是封闭在玻璃壳或塑料壳内难于接触，所以谐振频率的测量也只能用电感耦合的方式来实现。测量线路结构如下图所示，为了实现应答器与测量线路之间的电感耦合，我们使用了耦合线圈（具有几匝的导体回路），同时要注意：这个耦合线圈的自然谐振频率处于应答器的谐振频率之上（最少为二倍），以便减少测量误差。测量应答器谐振频率的装置由一个耦合线圈L1以及一个测量电路构成（用这个测量装置经过一个确定频率范围可以测得Z1的复数阻抗）用相位——阻抗分析器

6、（或者网络分析器）可以测定作为频率的函数的耦合线圈的阻抗Z1，曲线图中的Z1的值为一曲线，如下图所示。测量频率上升时，曲线描绘出Z1的大小和相位轨迹的不同局部的最大值和最小值各个最大值和最小值的顺序总是相同的。在测量线圈上测量阻抗和相位可以推断出应答器的频率在与应答器互感耦合时的耦合线圈L1的阻抗Z1是由几个单项阻抗组成的：Z1=R1+jwL1+ZT应答器谐振频率fRES使ZT趋近于零，公式为：Z1=R1+jwL1幅相图在这个范围内与复平面的虚轴Y相距R1处平行。如果测量频率接近应答器谐振频率，那么这条直线由于ZT的影响通到一个圆内。此时的幅相图如下图所示。应答器谐振频率与Z

7、1的实数部分的最大值相符（然而，在图4.46的曲线图中看不到这种情况）。形成的曲线图的单项最大值和最小值在幅相图中是可以看到的。因此，应答器谐振频率的准确测量只有使用测量装置才是可能的。测量装置允许分别测量R和X或者作出幅相图来。在1~30MHz频率范围内阻抗Z1的幅相图磁性材料具有相对导磁率>1的材料被称作铁磁性材料。这些材料是铁、钴、镍、各种合金和铁氧体。