Mifare 1 IC卡的物理組成及卡片上天線的研究
文章出處:http://www.sgrivertours.com 作者:佚名 人氣: 發(fā)表時間:2011年09月18日
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,扭曲等眾多對卡片實(shí)施非正常的物理性損壞。同時也防止微晶片受到紫外線的輻射,使卡片能長久地被使用。
但從電性能的角度來看,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)?,保護(hù)層給IC微晶片增加了一個輸入回路電容Cmount。盡管這個電容只有幾個pf 至幾十個pf,但對于要求頻率精度,穩(wěn)定度等都很高的非接觸式IC智能射頻卡來說,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)
整個卡片的自由振蕩頻率計算方法:
說明:
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pf ~ 幾十個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之用,實(shí)際的天線線圈的電感必須通過儀器測量而定,但偏差不會很大。
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,對卡片的操作距離的增加無明顯幫助;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 X 寬 = 40mm X 70 mm時)。
實(shí)際中,推薦S 平均 在3330 mm2左右。即,實(shí)際設(shè)計時,卡片上的天線線圈的矩形面積的長和寬應(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。