基于NFC技术的天线设计方法研究

摘要

NFC，即近距离无线通信，是工作在13.56MHz，用于近距离(小于10厘米)安全通信的无线通信技术。NFC天线作为手机支付系统的一个不可缺少的重要部分，已经伴随着手机支付功能的发展而日益受到非常广泛的研究和应用，国内外早已经开始专门研究用于手机支付功能的NFC天线，并提出了多种天线模型。
　　本文是基于天线基本理论以及天线仿真软件HFSS进行了大量的实验仿真，主要是研究NFC天线的设计方法及其小型化技术。本文共设计了三款天线，分别是双面矩形天线、双面螺旋天线、单面圆角矩形天线，同时仿真出天线的电感随天线各个参数的变化关系，主要是天线绕线数、绕线宽度及间隔与天线等效电感之间的变化关系，讨论并分析各个参数的变化趋势，总结规律，结合实际的需求，得到一款理论上性能最好的天线，并使用网络分析仪中进行了电感测试，测试结果与理论结果较一致。
　　本文还通过串并联电容和电阻的方式，对着三款天线分别进行了阻抗匹配，使得在13.56MHz处回波损耗达到最小，并且都达到了很好的匹配效果。本文的研究为各种不同尺寸、不同形状的小型天线设计奠定了理论基础，具有实际意义。

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第 1 章 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外 NFC 技术的使用现状

1.3 仿真工具 HFSS 介绍

1.4 本文的研究内容

第 2 章 NFC 的工作原理

2.1 引言

2.2 天线的基本参数

2.3 NFC 的工作原理

2.4 线圈天线

2.5 电感耦合原理

2.6 天线电感的计算

2.7 小结

第 3 章 双面矩形天线的设计

3.1 前言

3.2 天线模型及参数

3.3 天线的电感随参数的变化分析

3.4 阻抗匹配

3.5 变化规律总结

第 4 章 单面圆角矩形螺旋天线

4.1 天线建模

4.2 天线参数变化分析

4.3 匹配方法及分析

4.4 规律总结

第 5 章 双面螺旋天线

5.1 天线模型与参数

5.2 天线电感随参数的变化分析

5.3 匹配实现方法及分析

5.4 结论总结

第 6 章 测试结果

6.1 前言

6.2 测试结果

6.3 总结

致谢

参考文献