MAX66300前端描述

MAX66300前端(AFE)集成了符合所有13.56MHz空中接口标准的发送和接收链。

实际上，MAX66300内部配置字寄存器(选项位)允许设置以下参数:

上行通信(读写器到标签):

• 调制指数:100%或7% ~ 30%

• 数据速率和数据编码，帧

下行通信(标签到阅读器):

• 子载波:424kHz至484kHz (ISO 15693)。用户可以调整读卡器芯片内部的滤波器以获得最大的性能。

• 数据速率，数据编码，帧。

MAX66300支持的读卡器芯片提供的不同配置:

• ISO 15693标准

MAX66300前端(内部结构)

AFE的读写发射器如图1所示，由以下部分组成:

• 天线驱动器(推挽结构)

• 调制器

• 由外部晶体驱动或通过OSCIN输入驱动的振荡器(选项位26)

使用选项位6和7,AFE可以支持三种不同的地形连接到天线，例如:

• 天线直接连接

• 双并联输出驱动器

• RFIN解调输入

天线直接连接

在图2的配置中，天线通过谐振电容直接连接到阅读器输出。

对于天线调谐，建议按照以下示例进行:

1. 用13.56MHz的RLC表测量天线参数。

• 天线电感率:1.2µH

• 品质系数:20

欧姆天线电阻可由下式求出:

R(ant) = 5.11欧姆

• 计算谐振电容值C(RES)如下:




• f(0) = 13.56MHz

• L = 1.2µh




C(RES) = 115pF

• 与天线串连的串联电阻计算如下:




• R(ad) = 10欧姆

• R(ant) = 7欧姆

• V(dd) = 5v

• V(ss) = 0v

• I(ANT(峰值))= 141mA




R(ser) = 20欧姆

这个电阻用来限制读写器输出级驱动器的电流。

• 计算谐振电容两端的电压，确定电容分压器如下:




V(ant) = 20v

为了满足RFIN输入的最大规格，天线电压必须除以近4倍。

• 最后，使用C(res)公式计算图2中的电容值:




• C(res) = 115pF(先前在步骤2中计算)

• 直流电容分压器等于4




C1 = 100pF
C(DV1) = 15pF
C(DV2) = 68pF

双并行输出驱动器

在远程天线配置的情况下，如图3所示，使用匹配阻抗电路使同轴电缆负载适应阅读器输出阻抗。如图4所示，使用Smith图来确定匹配网络的组件值。




举个例子:

• 所需天线阻抗:50欧姆

• ANT1和ANT2输出阻抗:3.5欧姆(同相驱动)

物料清单

参考	价值
C1	680pF, 0805, NPO技术
C2	680pF, 0805, NPO技术
C3	820pF, 0805, NPO技术
C4	1nF, 0805, NPO技术
C5	680pF, 0805, NPO技术
C6	560pF, 0805, NPO技术
C7	820pF, 0805, NPO技术
C8	33pF, 0805, NPO技术
L1	180nH，串联电阻低
L2	270nH，串联电阻低




为了从3.5欧姆输出驱动器电阻适应50欧姆天线阻抗负载，使用了六个步骤，示例如下:

• 步骤1使用MAX33600对应的驱动器输出阻抗5欧姆。

• 步骤2将两个680nF串联电容相加，得到阻抗。







• 步骤3调整由于串联电感L1到Z = 3.5 + 6.9j的影响而产生的阻抗输出。







• 步骤4:由C3、C4和C5组成的并联电容器网络的总电容为1.224nF，本例的阻抗为14.6 - 1.1j欧姆。







• 步骤5:第二串行电感器L2是匹配网络的一部分。因此，新的阻抗值为:







• 步骤6:由C6、C7、C8组成的并联电容器网络，其总电容为365pF，使其到最终所需的输出阻抗为50欧姆。







注意:

所提出的硬件结构，对于匹配阻抗电路，在RFIN2输入上产生90°相移(用于PM解调)。
阻抗网络的并联电容器形成电容分压器，用于在阅读器芯片解调输入上注入幅度必须最大为5V(P-P)的电压。
在只使用一个输出驱动器(ANT1)的情况下，匹配的阻抗电路将不得不使用相同的概念使10欧姆输出电阻适应50欧姆。

接收链




接收链，在前端，是可配置的使用选项位13至8。接收链框图见图5．




RFIN解调输入

RFIN1和RFIN2输入具有相同的内部结构和相同的灵敏度。它们连接到一个开关，开关的状态由选项位14定义:

点14	描述
0	选择RFIN1输入
1	选择RFIN2输入

如果不使用一个输入，则必须通过10nF电容连接到地。

解调器

异步检测器去除13.56MHz载波并将调幅传输到接收链的其余部分。

过滤器

低通和高通滤波器构成接收链滤波器。可以通过芯片选项位(位8、位9和位10)来设置它们的转角频率。此设置取决于标签使用的子载波。

例如:

• 副载波:424千赫

• 低通滤波器选择:1MHz

• 高通滤波器零:200kHz

放大器- AGC

通过选项位15，用户可以启用或禁用AGC功能。AGC的开/关选择主要取决于最终应用。放大器增益可以降低到40dB。在噪声环境下，降低增益值可以保持相同的性能。

为了获得最大的性能，建议按如下方式使用AGC放大器:

特性	选择位	描述
AGC攻击模式选择	16	攻击总是
AGC衰减模式选择	17	快衰减
AGC攻击率	18至19岁	~ 19日db /µ年代
AGC衰减等待	20至21岁	~ 44µ年代

比较器

最后一级比较器在系统输出上提供标签调制。这个数字信号被内部处理机器用来读取标签发送的数据。

总结

本应用笔记提供了MAX66300天线设计的公式和基本设计理念。