近场通信（Near Field Communication，简称NFC），是一种新兴的技术，使用了NFC技术的设备（例如移动电话）可以在彼此靠近的情况下进行数据交换，是由非接触式射频识别（RFID）及互连互通技术整合演变而来的，通过在单一芯片上集成感应式读卡器、感应式卡片和点对点通信的功能，利用移动终端实现移动支付、电子票务、门禁、移动身份识别、防伪等应用。
NFC设计中比较重要的是天线设计，相对于传统天线，NFC工作的天线具有以下特点：
- 传统天线是通过向空中辐射电磁波来传输电磁信号，天线工作于远区场，为了能把电磁信号辐射到空中，天线的长度需要和工作波长相比拟 例如简单的半波偶极子天线长度是½波长，或者单极子天线长度是¼波长，对应到13.56MHz的工作频率，半波偶极子天线和单极子天线尺寸分别约为: 11.06m 和5.03m；
- 但是13.56MHz NFC/RFID天线工作距离远小于传统天线 传统天线工作距离远大于工作波长，工作于远场区• 手机天线，需要接收几百米直到十几公里外的基站信号• 收音机天线，更需要接收远达几十、几百公里外的发射塔信号 13.56MHz NFC/RFID天线工作距离远小于工作波长，工作于近场耦合区• ISO14443-A/B工作距离只有10cm左右， ISO15693最远工作距离也只有1m，远小于22.12m的工作波长，通过电磁耦合进行电磁能量的传输。
- 13.56MHz NFC/RFID天线工作距离短，通过近场电磁耦合来传输电磁信号，可以看作是一个耦合线圈，所以对于NFC天线长度可以不用满足1/4波长的要求。
高频读卡器的天线是磁环路天线,通常为印刷线圈、柔性PCB或绕线天线,也可以是金属外壳。天线的尺寸、匝数、走线宽度、间隙宽度等因素决定了天线的电参数,电参数包括:电感、串联和并联电阻、自谐振频率、Q值。等效电路为:
根据汤姆逊公式：
可知,天线的谐振频率和L、C有关,调节天线的匝数、线圈面积、间隙,同时通过外部电容的匹配形成LC谐振电路,通过谐振电路即可将能量传输至射频卡。
原则上,增加天线的匝数、线圈面积,可以增大磁通量,工作距离更远。当然,增加匝数与面积的同时,天线的等效电感也会随之增大,过大的电感会导致调谐振电容时需要的电容量过小,因此天线的等效电感值通常涉及在1-2uH左右。
使用仿真软件,可得天线各参数如下的关系:
对于整体NFC设计,为考量EMC滤波电路、匹配电路的设计,我们需要确定天线的等效电感、电阻、电容、Q值。对于参数的测量可借助网络分析仪——
1． 在天线端连接网络分析仪:此时天线需要和匹配网络断开(将已上电的读卡器连接到VNA可能会损坏网络分析仪);
2． 将史密斯圆图的测试频率范围设置为1MHz - 100MHz;
3． 在13．56MHz做标记,直接测量出该频率点的损耗电阻Rsdc、电感Lant、自谐振频率Fra、自谐振并联阻抗Rp。
4． 计算天线等效电路参数:
天线自谐振频率13．56Mhz时的等效电阻(必须从自谐振频率转化为工作频率)
天线等效总电阻:
最终简化的天线等效谐振电路为如下模型:
由此可计算出
根据如上4个步骤,天线的参数(Rpant、Cant、Lant)已经测试、计算完毕,该等效的电路参数将用于设计匹配电路,匹配电路与天线达到共轭匹配后才能最大程度地传输可用能量。
附件是NFC天线电感设计相关资料，从式中也可以看出，NFC天线电感主要跟线长（长/宽），线径（走线宽度，铜厚），线圈匝数，线距（互感效应）有关。欢迎大家下载，谢谢。
