NFC天线研究与设计

NFC天线研究与设计(论文12000字)
摘要：
NFC（Near Field Communication）技术是一种由非接触式射频识别（RFID）衍生来的技术，其基础是RFID互连技术，在单一芯片上整合了感应读卡器、感应式卡片等功能，使其能够在短距离内实现单向标签识别、双向通信以及数据交换。近场通信（NFC）工作在13.56MHz，可覆盖20厘米范围，有三种传输速度：106 Kbit/秒、212 Kbit/秒或者424 Kbit/秒。随着技术的发展和市场需求的日益增加，对NFC天线的研究和设计也变得重要起来。
本文使用HFSS仿真软件基于天线基本理论知识进行了相应的仿真和研究，根据一款芯片设计出了一个符合要求的矩形线圈天线，并针对不同参数对天线性能的影响进行了研究分析，优化出一款性能更好的天线。本文还通过使用串并联电容和电阻的方法使天线达到最佳的阻抗匹配，从而让天线能够在工作在13.56MHz时达到回波损耗值最低，从而使性能达到最优。文章最后还对金属可能对天线性能产生的影响进行了研究和分析。本文的研究工作将对未来同类天线设计起到理论支撑和实际操作参考的功能，具有实际意义。
关键字：NFC； 近场通信； 线圈天线； 电磁感应； 回波损耗
 
Research and Design of NFC Antenna
Abstract：
NFC is the abbreviation of Near Communication Field， is a short-range wireless communications technology. This thesis focuses on the research and design of the antenna in the NFC system， from the basic theory to combining with the simulation results，analyses the advantages and disadvantages of antenna design. Due to the short distance transmission antenna based on electromagnetic coupling of energy and information，therefore，in the actual operation of the short distance wireless communication，performance is an important part of the NFC antenna. The thesis is the research and design of NFC antenna.
This allows the removal of the typical damping resistance present in current NFC inductors. A general methodology including design，simulation，fabrication，and measurement is presented for rectangular，planar-spiral inductorsworking at 13.56 MHz. Analytical formulas，computed numerical modelsand measured results for antenna input impedance are compared. Reflection coefficient is designated as a figure of merit to analyze the correlation among them. The obtained results demonstrate the suitability of this technology in the fabrication of low cost， environmentally friendly NFC coils on flexible substrates.
Key words：NFC；Coil Antenna；Electromagnetic Induction；Return Loss
 
目  录
第一章 研究意义与现状    1
1.1引言    1
1.2研究课题的背景和意义    1
1.3 NFC的发展进程与现状    2
第二章 NFC技术基础知识    4
2.1 NFC的工作原理和特点    4
2.2与几种无线通信技术的比较    5
2.3本章小结    6
第三章 电磁场与天线基本理论    7
3.1电磁场基础知识    7
3.1.1电磁感应    7
3.1.2麦克斯韦方程组    7
3.1.3线圈天线的自感和互感    8
3.2天线基础    8
3.3 阻抗匹配的基本概念    9
3.4本章小结    9
第四章 NFC天线理论分析与研究    10
4.1理论分析    10
4.2 HFSS仿真软件研究    10
4.3矩形线圈天线设计    11
4.4仿真结果分析和优化    17
4.5最终优化后天线结果    20
4.6线圈天线的磁场分布    21
4.7金属对线圈天线磁场的影响    22
4.8本章小结    23
第五章 总结与展望    24
5.1工作总结    24
5.2下一步的工作展望    24
参考文献：    25
致谢    26