NFC天线结构设计及性能研究

发布时间：2020-04-14 23:13

【摘要】：NFC(Near Field Communication,近场通信)技术目前正在迅猛发展,随着多样式、多功能的NFC应用不断出现,NFC技术已经逐渐升级为我们生活中必不可少的一部分。NFC技术在通信协议上已经形成了一套国际标准,但它的天线部分没有统一的规范,在实际设计中,通常需要根据产品的形状和大小来设计NFC天线。传统形式的NFC天线具有很大的局限性,而且性能有所欠缺,本文针对上述问题进行研究,设计出两种新型结构的NFC天线,突破传统NFC天线的局限性,并提升了NFC天线的性能。本文围绕NFC天线结构优化和性能提升问题进行了深入的研究,主要工作如下:首先,为了研究矩形线圈的磁场分布,本文采用Matlab和HFSS两款软件进行仿真,将推导出的公式使用Matlab仿真,然后通过HFSS软件仿真验证Matlab仿真结果的正确性,进而得到矩形线圈磁场分布的情况。其次,为了提高NFC天线结构的灵活性和性能,本文设计出了双网孔结构NFC天线和三网孔结构NFC天线。本文设计的NFC天线与传统的单网孔NFC天线在尺寸、材料、仿真环境均一致。从理论和仿真上分析了双网孔天线和三网孔天线的设计依据以及结构特性,验证了NFC天线结构参数对天线性能的影响。并在天线性能上与传统单网孔NFC天线进行综合对比分析。再次,为了实现NFC天线能量最大化输出,本文使用了两种匹配电路即串联电阻匹配电路和并联电阻匹配电路,以三网孔天线为参考,通过HFSS仿真分析出两种匹配电路对天线性能的影响,进而得到最适匹配电路。最后,为了探究NFC天线的近距离耦合性能,本文分别仿真分析出了单网孔NFC天线、双网孔NFC天线和三网孔NFC天线的耦合性能,针对不同NFC天线所体现出来的性能,本文又做了进一步的分析,找出了适用于移动设备的NFC天线。
【图文】：

线圈高为 0.2 个单位长度的平面上垂直磁感应矩形线圈高为 0.2 个单位长度的平面上所有我们可以看出，垂直磁感应强度的分布十分为矩形的原因。磁感应强度分布趋势呈现出线圈四周处数值低，数值变化率高。了六个点，分别是单位长度为 0、0.3、0.5、感应强度分布的特点，如图 2.5、图 2.6、图

图 2.4 距离矩形线圈高为 0.2 个单位长度的平面上垂直磁感应强度大小分布水平面代表了距离矩形线圈高为 0.2 个单位长度的平面上所有的点，纵轴表示强度大小，通过图形我们可以看出，垂直磁感应强度的分布十分对称，造成这一要是因为线圈的形状为矩形的原因。磁感应强度分布趋势呈现出，在线圈中心处，，数值变化率低；在线圈四周处数值低，数值变化率高。接下来，我们采样了六个点，分别是单位长度为 0、0.3、0.5、0.7、0.9、1.0，这些高度上，垂直磁感应强度分布的特点，如图 2.5、图 2.6、图 2.7 所示。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN820

【参考文献】

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本文编号：2627822