Mifare 1 IC卡的物理组成及卡片上天线的研究

文章出处：http://www.singbon.com 作者：佚名 人气： 发表时间：2011年09月18日

在卡片上的微晶片外面一般封装了保护层。保护层可以防止微晶片被折叠，扭曲等众多对卡片实施非正常的物理性损坏。同时也防止微晶片受到紫外线的辐射，使卡片能长久地被使用。

    但从电性能的角度来看，由于加入了保护层，使IC与卡片上的天线组成的振荡回路的频率将发生变化。因为，保护层给IC微晶片增加了一个输入回路电容Cmount。尽管这个电容只有几个pf 至几十个pf，但对于要求频率精度，稳定度等都很高的非接触式IC智能射频卡来说，也将是很重要的。

   

    Mifare 1 IC智能(射频)卡

     卡片上的等效电路如下：

   

       (不带IC微晶片的天线 )     (IC 微晶片)

    整个卡片的自由振荡频率计算方法：
    

   

        说明：   

    l       fres  ：卡片的振荡频率，应为13.56MHz

    l       Rcoil ：天线线圈的电阻，约6.07欧娒

    l       Lcoil ：天线线圈的电感，约 3.6 μH

    l       Ccoil ：天线线圈的电容，约 5pf

    l       Cpack ：天线线圈的封装后引入的电容, 约 5pf

    l       Cic ：IC微晶片的电容，约 16pf

    l       Cmount ：IC微晶片的安装后引入的电容, 约 几个pf ~ 几十个pf

    l       La ：天线线圈与IC微晶片的接触点a

    l       Lb ：天线线圈与IC微晶片的接触点b

其中，

    天线线圈的电感：

    l       L ： 天线线圈一圈的长度

    l       N ：天线线圈圈数，一般为4圈

    l       D ：天线线圈直径或导体的宽度

    l       P ：由天线线圈的技术而定的N的指数因子，如下表所示：

  

    上述天线线圈的电感的公式只能作为首次估测之用，实际的天线线圈的电感必须通过仪器测量而定，但偏差不会很大。

     一般 天线线圈的电感 :  Lcoil < 4.2μH, 实际中推荐在 3.6μH 左右为最优。

    天线线圈的品质因数 Qcoil ：

   

     一般天线线圈的品质因数 30 < Qcoil < 60。

    实际中,品质因数Qcoil在>30后的增加量,对卡片的操作距离的增加无明显帮助;品质因数Qcoil必须<60 ,以确保数据通信稳定，可靠，否则天线的有效工作距离内有死区，而不能可靠地进行数据通信。

    天线线圈的矩形面积S总：

    S总 必须 > 11200 mm2      S总 = S 平均  *  N圈 

     所以S 平均    必须 > 11200 mm2 / N圈 

    一般,S 平均 >= 2778 mm2 (当卡片上的天线线圈的矩形面积的 长 X 宽 = 40mm X 70 mm时)。

    实际中，推荐S 平均 在3330 mm2左右。即，实际设计时，卡片上的天线线圈的矩形面积的长和宽应为：74mm 和45mm，天线线圈的圈数N为4圈，则这样制作出的卡片将能保证通信的距离。