意法半导体ST25R3911B/ST25R391x器件的自动天线调谐 (AAT)应用说明

NFC读卡器的天线参数，如天线电感和自谐振频率，可以根据环境影响而改变。这种影响可能是由于将读卡器的印刷电路板安装在其最终的外壳中，或在操作过程中将整个读卡器装置靠近金属物体而造成的。

改变天线参数会导致天线失谐，性能下降。根据最初的天线匹配组件，在调制期间和调制之后可能会出现过冲。天线失谐也可能导致匹配阻抗下降，这可能导致违反阅读器设备的最大功率消耗。

为了克服这些影响，可以通过使用ST25R3911B设备的自动天线调谐（AAT）功能对匹配网络进行重新调谐。

本应用说明以ST25R3911B-DISCO板为例，介绍了基于软件和硬件的AAT平台。

基于软件的AAT算法是一个例子，说明如何为目标相位或振幅调整天线。这个方案可以被看作是基于硬件的AAT的替代方案，在这个方案中，振幅总是被最大化。

本文只提到了ST25R3911B器件，但本应用说明的内容也适用于ST25R3911、ST25R3913和ST25R3914器件。上述算法的实现是在STSW-ST25R001软件中完成的。

1 天线自动调谐原理

有几个因素需要在生产后或通信尝试之间重新调谐天线。 天线失谐的最常见原因是：

• 匹配组件的变化

• PCB 或绕线天线的制造变化

• 天线材料或靠近天线的材料（铁氧体）的温度行为

• 由于环境影响而失谐（阅读器单元靠近金属安装）

• 两个匹配选项（低功率匹配和高功率匹配）之间的依赖于应用的切换

补偿上述影响的一种简单方法是改变并联电容器的值，从而调整 LC 天线回路的谐振频率。

自动天线调谐是 ST25R3911B 器件的一项功能，可将八个二进制加权电容器（每个 RFO 通道四个）与并联电容器并联。 使用这种方法，并联电容器可以根据电容器值给出的微调范围分 16 个步骤进行调整。

图 1 显示了一个典型的 AAT 配置，它也用在 ST25R3911B-DISCO 板上。

图 1. 具有自动天线调谐功能的天线匹配电路

LSB 微调电容不应低于 5.6 pF。 根据经验，调整范围（所有调整电容器的总和）应在并联电容器值的 1/4 和 3/4 之间。

为使原理图适应 AAT 的使用，建议使用天线匹配工具设计阅读器。 根据未匹配天线的自谐振频率，需要或多或少的并联电容来将谐振频率调谐到 13.56 MHz。 一个好的方法是将计算出的并联电容器减去 MSB 微调电容器值。

例如，如果并联电容的计算值为 180 pF，而 MSB 微调电容为 56 pF，则新的并联电容可以选择 120 pF 的值。 这将导致 trim 值为 8。

2 目标阻抗测量和电流消耗

在 ST25R3911B-DISCO 上，有 16 个不同的目标阻抗，VSP_RF = 4.62 V 时的相关电流消耗对应于 16 个微调值。

2.1 微调值 0

图 2. 微调值 0 阻抗测量

状况：

• 在 13.56 MHz 时 Z = 35.3 Ω+j12 Ω； |Z| = 37.24 欧姆

• 电流消耗：88.3 毫安

2.2 微调值 1

图 3. 微调值 1 阻抗测量

状况：

• 在 13.56 MHz 时 Z = 32.05 Ω+j8.181 Ω； |Z| = 33.1 欧姆

• 电流消耗：93.2 毫安

2.3 微调值 2

图 4. 微调值 2 阻抗测量

状况：

• 在 13.56 MHz 时 Z= 29 Ω+j5.4 Ω； |Z| = 29.5 欧姆

• 电流消耗：102.8 毫安

意法半导体ST25R3911B/ST25R391x器件的自动天线调谐 (AAT)应用说明

(出处: 一牛网)

审核编辑：汤梓红