2）e5550芯片的天线电路
e5550是工作频率为125kHz的无源射频卡芯片， 其天线电路的连接比较简单，如图4-9所示，电 感线圈和电容器为外接。
L1
MCRF360
C=100pF Ant.B
L2
L1>L2
VSS
（c）短接电感
（具有内部谐振电容）
当Ant.B端通过控制开关与Vss端短接时，谐振回 路与工作频率失谐，此时应答器芯片虽然已处于 阅读器的射频能量场之内，但因失谐无法获得正 常工作所需能量，处于休眠状态。
当Ant.B端开路时，谐振回路谐振在工作频率（ 13.56 MHz）上，应答器可获得能量，进入工作 状态。
串联谐振回路的谐振曲线
串联谐振回路的通频带
回路Q值越高，谐振曲线越尖锐，回路的选择 性越好。
通频带BW为
BW 2 1 2(2 0 ) 20.7 0 f0
2π
2π
2π 2πQ Q
由此可见，Q值越高，通频带越窄（选择性越
强）。在RFID技术中，为保证通信带宽在电路设
计时应综合考虑Q值的大小。
i I0m sin(t)
电感L、电容C上存储的瞬时能量
wL
1 2
Li2
1 2
LI0
2 m
sin2 (t)
wC

1 2
CvC
2
1 2
CQ2Vsm
2
cos（2 t)
1C 2
L CR2
I0m2R2
cos2 (t)
1 2
LI
2 0m
cos2 (t)
电感L和电容C上存储的能量和为
w
wL
wC
1 2
LI0m2
上式对a求导，求Bz的极值，可得
a 2r
3. 矩形线圈的磁感应强度
矩形线圈在阅读器和应答器的天线电路中 经常被采用，在距离线圈为r处的磁感应强 度B的大小为
B 4π
0 Ni1ab
(a / 2)2 (b / 2)2
r2
1
(a
/
2)2
r2
1 (b / 2)2
r2
4.2应答器天线电路
4.2.1应答器天线电路的连接 1）MCRF355和MCRF360芯片的天线电路
0 )
1
jQ(
0
0 )
Im I0m
1
1 Q2 ( 0 )2
0
1
1 (Q 2 )2
0
1
1 2
2）通频带 谐振回路的通频带通常用半功率点的两个边界
频率之问的间隔表示，半功率点的电流比 为 0.707。
Im/Iom 1
Im/Iom 1
Q1>Q2
0.707
Q1 Q2
ω0
ω
0
ω
ω1 ω0 ω2
在电感耦合的RFID系统中，阅读器天线电路的电 感常采用短圆柱形线圈结构，如图4-6所示。离线 圈中心距离为r处P点的磁感应强度的大小为
X
Bz
0i1N1a2
2(a2 r2 )3/2
0Hz
线圈
i1
a O
r
Y v1=V1msin(ωt)
P
BZ Z
1）磁感应强度B和距离r的关系
Bz
0
i1N（ 1 r 2a
.
.
V L0
.
I
j0 L
Vs R
j0 L
j
0 L
R
.
Vs
电容C两端的电压为
.
.
V C0
.
I
1
j0C
jVs R
1
0C
1.
j 0CR Vs
.
jQVs
Q 0L 1 1 L 1 R 0CR R C R
Q称为回路的品质因数，是谐振时的回路感抗值 （或容抗值）与回路电阻值R的比值
4. 能量关系 设谐振时瞬时电流的幅值I0m为 ，则瞬时电流为
L
arctan（
1
C
）
R
R
串联回路的谐振条件
X L 1 0 C
由此可以导出回路产生串联谐振的角频率和频率分 别为
0
1 LC
1 f0 2π LC
谐振回路的特性阻抗
0 L
1
0C
L
C
3. 谐振特性 串联谐振回路具有如下特性。
（1）谐振时，回路电抗X=0，阻抗Z=R为最小值， 且为纯阻。
（2）谐振时，回路电流最大，且与电压同相。 （3）电感与电容两端电压的模值相等，且等于外加 电压的Q倍。 谐振时电感L两端的电压为
a)
Bz
0
i1N1a2 2r3
0H（z r
a)
上面的关系可以表述为：从线圈中心到一定距 离磁场强度几乎是不变的，而后急剧下降，其 衰减大约为60 dB/10倍距离。
2）最佳线圈半径a
设r为常数，并简单地假定线圈中电流不变，讨论 a和BZ的关系。
Bz
0i1N1
2
(a2
a2 r2 )3/2
k
a4 (a2 r2 )3
第4章 RFID的射频前端
从能量和信息传输的基本原理来说，射频识别系 统工作在电感耦合方式和反向散射耦合方式。 这两种耦合方式的差异在于所使用的无线电射 频的频率不同和作用距离的远近，但相同的都 是采用无线电射频技术。实现射频能量和信息 传输的电路称为射频前端电路，简称为射频前 端。
4.1阅读器天线电路
Microchip公司的13.56MHz应答器（无源射频卡） 芯片MCRF355和MCRF360的天线电路接线示意图如 图4-8所示。
Ant.A
L1 C
MCRF355
Ant.B L2
VSS L1> L2
（a）短接电感
Ant.A
C1 MCRF355
L Ant.B
C2 VSS
C1>C2
（b）短接电容
Ant.A
4.1.1阅读器天线电路的选择
下图所示为3种典型的天线电路。在阅读器中， 由于串联谐振回路电路简单、成本低，激励可 采用低内阻的恒压源，谐振时可获得最大的回 路电流等特点，因而被广泛采用。
L
L
C
（a）串联谐振回路
C
（b）并联谐振回路
次级线圈 初级 线圈
C2
C1
（c）具有初级和次级线圈的耦合电路
4.1.2串联谐振回路
4.1.3电感线圈的交变磁场
1. 磁场强度H和磁感应强度B 安培定理指出，当电流流过一个导体时，在此导 体的周围会产生磁场，如图4-5所示。对于直线载 流体，在半径为a的环行磁力线上，磁场强度H是 恒定的，磁场强度H与磁感应强度B分别为
H i (A / m) 2πa
B 0r H
2. 环形短圆柱形线圈的磁感应强度
1. 电路组成
L
R1
RS
C
Vs
I
RL
R1是电感线圈L损耗的等效电阻，Rs是信号源
的内阻，RL是负载电阻，回路总电阻值 R=R1+Rs+RL
2. 谐振及谐振条件
.
.
.
.
I
= Vs
=
Vs
=
Vs
Z R+jX R j(L - 1 )
C
Z R2 X 2 R2 (L 1 )2 C
arctan(
X
)=
ω是一个不随时间变化的常数，说明回路中存储 的能量保持不变，只在线圈和电容器间相互转换。
从能量的角度看，品质因数Q可表示为
回路储能 Q 2π 每周期耗能
5. 谐振曲线和通频带
1）谐振曲线
回路中电流幅值与外加电压频率之间的关系曲线， 称为谐振曲线。
.
I
R
1
1
.
I0
R+j(L- 1 ) C
1
j 0L ( R 0