Mifare 1 IC卡的物理組成及卡片上天線的研究

文章出處：http://xianjuhong.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。因為，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a

    l       Lb ：天線線圈與IC微晶片的接觸點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)。

    實際中，推薦S 平均 在3330 mm2左右。即，實際設(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。