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Mifare 1 IC卡的物理組成及卡片上天線的研究

文章出處:http://m.botanicstilllife.com 作者:佚名 人氣: 發(fā)表時(shí)間:2011年09月18日

[文章內(nèi)容簡(jiǎn)介]:Mifare 1 IC卡的物理組成及卡片上天線的研究

在卡片上的微晶片外面一般封裝了保護(hù)層。保護(hù)層可以防止微晶片被折疊,扭曲等眾多對(duì)卡片實(shí)施非正常的物理性損壞。同時(shí)也防止微晶片受到紫外線的輻射,使卡片能長(zhǎng)久地被使用。

    但從電性能的角度來(lái)看,由于加入了保護(hù)層,使IC與卡片上的天線組成的振蕩回路的頻率將發(fā)生變化。因?yàn)椋Wo(hù)層給IC微晶片增加了一個(gè)輸入回路電容Cmount。盡管這個(gè)電容只有幾個(gè)pf 至幾十個(gè)pf,但對(duì)于要求頻率精度,穩(wěn)定度等都很高的非接觸式IC智能射頻卡來(lái)說(shuō),也將是很重要的。

   

    Mifare 1 IC智能(射頻)卡

     卡片上的等效電路如下:

   

       (不帶IC微晶片的天線 )     (IC 微晶片)

    整個(gè)卡片的自由振蕩頻率計(jì)算方法:
    

   

        說(shuō)明:   

    l       fres  :卡片的振蕩頻率,應(yīng)為13.56MHz

    l       Rcoil :天線線圈的電阻,約6.07歐娒

    l       Lcoil :天線線圈的電感,約 3.6 μH

    l       Ccoil :天線線圈的電容,約 5pf

    l       Cpack :天線線圈的封裝后引入的電容, 約 5pf

    l       Cic :IC微晶片的電容,約 16pf

    l       Cmount :IC微晶片的安裝后引入的電容, 約 幾個(gè)pf ~ 幾十個(gè)pf

    l       La :天線線圈與IC微晶片的接觸點(diǎn)a

    l       Lb :天線線圈與IC微晶片的接觸點(diǎn)b

其中,

    天線線圈的電感:

    l       L : 天線線圈一圈的長(zhǎng)度

    l       N :天線線圈圈數(shù),一般為4圈

    l       D :天線線圈直徑或?qū)w的寬度

    l       P :由天線線圈的技術(shù)而定的N的指數(shù)因子,如下表所示:


  

    上述天線線圈的電感的公式只能作為首次估測(cè)之用,實(shí)際的天線線圈的電感必須通過(guò)儀器測(cè)量而定,但偏差不會(huì)很大。

     一般 天線線圈的電感 :  Lcoil < 4.2μH, 實(shí)際中推薦在 3.6μH 左右為最優(yōu)。

    天線線圈的品質(zhì)因數(shù) Qcoil :

   

     一般天線線圈的品質(zhì)因數(shù) 30 < Qcoil < 60。

    實(shí)際中,品質(zhì)因數(shù)Qcoil在>30后的增加量,對(duì)卡片的操作距離的增加無(wú)明顯幫助;品質(zhì)因數(shù)Qcoil必須<60 ,以確保數(shù)據(jù)通信穩(wěn)定,可靠,否則天線的有效工作距離內(nèi)有死區(qū),而不能可靠地進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

    天線線圈的矩形面積S總:

    S總 必須 > 11200 mm2      S總 = S 平均  *  N圈 

     所以S 平均    必須 > 11200 mm2 / N圈 

    一般,S 平均 >= 2778 mm2 (當(dāng)卡片上的天線線圈的矩形面積的 長(zhǎng) X 寬 = 40mm X 70 mm時(shí))。

    實(shí)際中,推薦S 平均 在3330 mm2左右。即,實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí),卡片上的天線線圈的矩形面積的長(zhǎng)和寬應(yīng)為:74mm 和45mm,天線線圈的圈數(shù)N為4圈,則這樣制作出的卡片將能保證通信的距離。

本文關(guān)鍵詞:Mifare1,IC卡,天線
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