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CN102104184A - Nfc天线辅助设计系统及nfc天线的辅助设计方法 - Google Patents

Nfc天线辅助设计系统及nfc天线的辅助设计方法 Download PDF

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CN102104184A CN2009103119168A CN200910311916A CN102104184A CN 102104184 A CN102104184 A CN 102104184A CN 2009103119168 A CN2009103119168 A CN 2009103119168A CN 200910311916 A CN200910311916 A CN 200910311916A CN 102104184 A CN102104184 A CN 102104184A
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standard
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aided design
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Inventor
姚颖
王磊
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Shenzhen Futaihong Precision Industry Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Futaihong Precision Industry Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种NFC天线辅助设计系统，其包括一网络分析仪，所述NFC天线辅助设计系统还包括一标准天线及一待测天线，该标准天线具有二馈电点，该二馈电点分别与网络分析仪连接，该网络分析仪向该待测天线发送一测试信号使该待测天线与该标准天线耦合产生共振，该网络分析仪测试该标准天线耦合后的S21参数以获得该待测天线的共振频率。本发明还提供一种NFC天线的辅助设计方法。

Description

NFC天线辅助设计系统及NFC天线的辅助设计方法
技术领域
本发明涉及一种天线辅助设计系统及天线辅助设计方法，尤其涉及一种近场通信天线辅助设计系统及近场通信天线的辅助设计方法。
背景技术
随着近场通信(Near Field Communication，NFC)技术的越来越成熟，具有NFC功能的电子产品及设备也越来越多。对NFC天线的需求也日益增多。
NFC天线所在微波系统中，S参数是建立在入射波、反射波关系基础上的网络参数，适于微波电路分析，以器件端口的反射信号以及从该端口传向另一端口的信号来描述电路网络。在S参数中，Sij代表的意思是能量从j口注入，在i口测得的能量，如S11定义为从端口一反射的能量与输入能量比值的平方根，也经常被简化为等效反射电压和等效入射电压的比值，各参数的物理含义如下：
S11：端口二匹配时，端口一的反射系数。
S22：端口一匹配时，端口二的反射系数。
S12：端口一匹配时，端口二到端口一的反向传输系数。
S21：端口二匹配时，端口一到端口二的正向传输系数。
在二端口网络中，一端接输入信号，另一端接输出信号，如果以端口一作为信号的输入端口，端口二作为信号的输出端口，那么S11表示的就是回波损耗，即有多少能量被反射回源端(端口一)，这个值越小越好；S21表示插入损耗，也就是有多少能量被传输到目的端(端口二)了，这个值越大越好。
目前采用的NFC天线的辅助设计方法，一般是通过一矢量网络分析仪通过一电缆连接至一待测天线的馈电点，通过测试该待测天线的S11参数来调试该待测天线的尺寸，最终使天线达到所需的谐振频率。
但是，上述NFC天线的辅助设计方法所测得的回波损耗一般在0～-4dB之间，S11参数图上显示的波形较平坦，不容易获得较佳的设计效果。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种简单且具有较佳设计效果的NFC天线辅助设计系统及NFC天线的辅助设计方法。
一种NFC天线辅助设计系统，包括一网络分析仪，所述NFC天线辅助设计系统还包括一标准天线及一待测天线，该标准天线具有二馈电点，该二馈电点分别与网络分析仪连接，该网络分析仪向该待测天线发送一测试信号使该待测天线与该标准天线耦合产生共振，该网络分析仪测试该标准天线耦合后的S21参数以获得该待测天线的共振频率。
一种NFC天线的辅助设计方法，该方法包括如下步骤：
提供一标准天线及一待测天线，放置待测天线于该标准天线上；发送一测试信号至标准天线；该待测天线与该标准天线相互耦合；测试该标准天线的S21参数并形成一S21参数图；根据该S21参数图显示的共振频率调整待测天线的形状及尺寸至其符合设计要求。
相较于现有技术，所述的NFC天线辅助设计方法通过所述标准天线及该待测天线之间的耦合产生共振，获得的S21参数图波形较陡，容易观察到较佳的共振频率，从而可获得较佳的NFC天线设计效果。
附图说明
图1为本发明较佳实施方式NFC天线辅助设计系统的系统框图。
图2为图1所示NFC天线辅助设计系统中待测天线的较佳实施方式的主要尺寸标准图。
图3为本发明NFC天线的辅助设计方法较佳实施方式的流程图。
图4为本发明NFC天线辅助设计系统较佳实施方式中应用的标准天线与图2所示待测天线耦合所得的S21参数图。
主要元件符号说明
  天线辅助设计系统   10
  网络分析仪   11
  测试端口   111、112
  数据端口   113
  电缆   13
  显示仪   15
  标准天线   17
  馈电点   171、173
  待测天线   19
  线圈   191
  矩形框   193
具体实施方式
NFC天线的工作频率为13.56MHz左右，其频域附近没有电磁波传输，可以利用天线间的耦合来测试及设计天线。
请参阅图1，本发明较佳实施方式的天线辅助设计系统10，包括一网络分析仪11、二电缆13、一显示仪15、一标准天线17及一待测天线19。该网络分析仪11为一普通的矢量网络分析仪或者一标量网络分析仪，其用来测试该标准天线17的S21参数。该网络分析仪11包括二测试端口111、112及一数据端口113。该测试端口111、112分别连接该二电缆13，用于传输一测试信号及接收该标准天线17与该待测天线19的耦合信号。该数据端口113与所述显示仪15通过电缆等相连，用于将该网络分析仪11产生的S21参数信号传送至该显示仪15。
该显示仪15通过一电缆(图未示)连接至所述网络分析仪11，用于将网络分析仪11传来的数据进行显示，以供用户观测。该显示仪15可以为计算机或与计算机具有相同功能的电子设备。
该标准天线17为一已设计好之NFC天线，其谐振频率为13.56MHz。该标准天线17具有二馈电点171、173，其分别与该二电缆13的另一端相连。
请参阅图2，在本实施例中，所述待测天线19由一线圈191弯折成多个边长依次增大的矩形框193。所述待测天线19放置于该标准天线17上。该待测天线19与该标准天线17耦合，产生谐振。该网络分析仪11通过测试该标准天线17的S21参数，获得该标准天线17及该待测天线19的谐振频率，并将该S21参数信息通过该显示仪15进行显示。用户通过调节该待测天线19的形状及尺寸，可以获得不同的谐振频率，在本实施例中，当谐振频率处于13.56±1.5MHz附近时，即认为该待测天线19符合要求，则可获得该待测天线19所需的形状及尺寸信息。
请参阅图3，利用该天线辅助设计系统10进行天线设计时，其具体包括以下步骤：
步骤S1：提供一标准天线17及一待测天线19，将所述待测天线19放置于该标准天线17上。该标准天线17为一标准的NFC天线。
步骤S2：发送一测试信号至该标准天线17。具体为由该网络分析仪11通过该测试端口111发送该测试信号至该标准天线17。
步骤S3：该待测天线19与该标准天线17相互耦合产生共振。具体为该标准天线17接收该测试信号后与该待测天线19耦合产生共振。
步骤S4：测试该标准天线的S21参数并形成一S21参数图。具体为由该网络分析仪11的测试端口112接收并测试该标准天线的S21参数，并将产生的S21参数图(如图4所示)通过该显示仪15显示出来。
步骤S5：根据该S21参数图显示的共振频率判断该待测天线是否符合设计要求。具体为观察该S21参数图上显示的共振频率是否处于13.56±1.5MHz范围之内，若是，则该待测天线19则为所需天线，流程结束；若不是，则执行步骤S6。
步骤S6：调节该待测天线19的形状及尺寸至其符合设计要求。具体为调节包括该线圈191的长度和/或宽度，和/或相邻矩形框193之间的间隔距离，或者该线圈191的长度、宽度以及相邻矩形框193之间的间隔距离三者的结合，然后返回步骤S1。
经过上述调试，可获得该待测天线19的其中之一设计数据为：该矩形框193的个数为4个，该每一相邻矩形框193的对应的长边与短边之间的距离均为0.5mm，且该线圈191的宽度也为0.5mm。该最外层矩形框193的长边长度为39mm、短边长度为26mm。
相较于传统技术，本发明所述的NFC天线辅助设计方法通过所述NFC天线辅助设计系统10提供的标准天线17及该待测天线19之间的耦合产生共振，该网络分析仪11获得的S21参数图波形较陡，容易观察到较佳的共振频率，从而可获得较佳的NFC天线设计效果。
另外，本领域技术人员还可在本发明权利要求公开的范围和精神内做其他形式和细节上的各种修改、添加和替换。当然，这些依据本发明精神所做的各种修改、添加和替换等变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种近场通信天线辅助设计方法，该方法包括如下步骤：
提供一标准天线及一待测天线，放置待测天线于该标准天线上；发送一测试信号至标准天线；
该待测天线与该标准天线相互耦合；
测试该标准天线的S21参数并形成一S21参数图；
根据该S21参数图显示的共振频率调整待测天线的形状及尺寸至其符合设计要求。
2.如权利要求1所述的近场通信天线辅助设计方法，其特征在于：当该S21参数图显示的共振频率处于一要求的频率范围内时，该待测天线符合设计要求；当该S21参数图显示的共振频率处于该要求的频率范围之外时，则调节该待测天线的形状及尺寸使该共振频率处于该要求的频率范围内。
3.如权利要求2所述的近场通信天线辅助设计方法，其特征在于：对该天线形状及尺寸的调节包含下述内容：调节该待测天线线圈的长度和/或宽度，和/或该待测天线线圈之间的距离。
4.一种近场通信天线辅助设计系统，包括一网络分析仪，其特征在于：所述近场通信天线辅助设计系统还包括一标准天线及一待测天线，该标准天线具有二馈电点，该二馈电点分别与网络分析仪连接，该网络分析仪向该待测天线发送一测试信号使该待测天线与该标准天线耦合产生共振，该网络分析仪测试该标准天线耦合后的S21参数以获得该待测天线的共振频率。
5.如权利要求4所述的近场通信天线辅助设计系统，其特征在于：所述标准天线为一近场通信天线。
6.如权利要求4所述的近场通信天线辅助设计系统，其特征在于：所述近场通信天线辅助设计系统还包括一显示仪，该显示仪连接至该网络分析仪，该网络分析仪所测的的S21参数图通过该显示仪进行显示。
7.如权利要求4所述的近场通信天线辅助设计系统，其特征在于：所述待测天线由一线圈弯折成多个边长依次增大的矩形框。
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