Mifare1IC卡的物理組成及卡片上天線的研究

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(duì)卡片實(shí)施非正常的物理性損壞。同時(shí)也防止微晶片受到紫外線的輻射，使卡片能長(zhǎng)久地被使用。

但從電性能的角度來(lái)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(gè)輸入回路電容Cmount。盡管這個(gè)電容只有幾個(gè)pf 至幾十個(gè)pf，但對(duì)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(lái)說(shuō)，也將是很重要的。

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Mifare 1 IC智能(射頻)卡

 卡片上的等效電路如下：

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   (不帶IC微晶片的天線 )     (IC 微晶片)

整個(gè)卡片的自由振蕩頻率計(jì)算方法：
    

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    說(shuō)明：   

l       f_res  ：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(gè)pf ~ 幾十個(gè)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：
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l       L ： 天線線圈一圈的長(zhǎng)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：

P值：

天線線圈結(jié)構(gòu)：

1.8

環(huán)繞線圈

1.7

Etched(蝕刻)線圈

1.5 ~~ 1.7

印刷電路板線圈

上述天線線圈的電感的公式只能作為**估測(cè)之用，實(shí)際的天線線圈的電感必須通過(guò)儀器測(cè)量而定，但偏差不會(huì)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*優(yōu)。

天線線圈的品質(zhì)因數(shù) Qcoil ：

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 般天線線圈的品質(zhì)因數(shù) 30 < Qcoil < 60。

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實(shí)際中,品質(zhì)因數(shù)Qcoil在>30后的增加量,對(duì)卡片的操作距離的增加無(wú)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**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(zhǎng) X 寬 = 40mm X 70 mm時(shí))。

實(shí)際中，推薦S _平均 在3330 mm²左右。即，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，卡片上的天線線圈的矩形面積的長(zhǎng)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。