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RFID打卡器和射频卡设计

摘 要：本系统采用凌阳的SPEC061A单片机为主控制核心，基于PHILIPS的MF RC500实现RFID打卡器和射频卡设计。系统的硬件部分大体包括最小系统，数据采集，根据RC500手册，对设计过程作以介绍。
首先，。
对于电感耦合式射频识别系统的PCB天线，为了获取尽可能大的的传输功率，需要较高的品质因数Q，其计算公式为
（1）
其中：为工作频率，为天线尺寸，为天线半径。
由上式可得天线的带宽：
（2）
由式（2）知品质因数的增高会减弱PCD的调制边带，故品质因数并非越高越好，一般根据实际情况选择Q为10~30。
其次，天线线圈电感值的计算对天线设计十分重要,从而确定天线旁路电容和电阻值。对天线线圈电感量一般采用经验公式进行估算,假定天线设计成常用的环形或矩形,则 ：
（3）
式中:I1为导体环一圈的长度；D1为导线的直径或者PCB导体的宽度；K为天线形状因素(对环形天线K=,对矩形天线K=)；N1为圈数。
另外根据天线设计的基本公式

联立可得
其中r为从场源到观察点的距离；r0为自场源到观测点的单位矢量；e0为电场强度矢量方向的单位矢量；B0是与r无关的常数，取决于场源的激励强度。
由于电路发射接收天线均由矩形线圈围成，故对该公式在矩形环路里积分，得：
再带入麦克斯韦方程组 ，得：H
功放放大计算
当输入信号足够大，晶体管接近饱和失真时，可得到最大的不失真输出电压，此时，电路的输出功率达到最大：
调制电路计算
ASK调制1对应的载波幅度为A，0对应的幅度为A0 ,根据调试度Ma可求得A和A0的关系：
鉴于篇幅所限，详细设计计算过程不再详述。
另外对于射频卡的设计过程
3、电路与程序设计
硬件电路设计
我们的系统包括单片机接口电路设计，数据采集电路设计包括天线电路设计、RC500的电路（射频基站）设计、射频卡电子电路的设计，信息输出电路设计，包括显示电路设计、语音播放部分、RS232接口设计，以及电源供电模块、和功放的设计。对于调制器的设计我们
采用MF RC500 内置数字调制电路原因是相比与模拟调制的效率低以及对其发射装置的功率要求比较高不易利用耦合能量等缺点相比可以很好的克服或减小模拟调制的非线性带来的失真、衰落等，而且振幅键控易实现，方便解调。
其中图2为发射天线的设计，包括原理图和线圈实物图。而图3为天线的匹配电路设计，图4为射频卡接收电路的设计，图5为RC500的电路设计，图6为RS232接口设计,图7为系统稳压电源的设计。其他设计与系统整体电路图参见附件。

图2 发射天线电路图及线圈实物图
MF RC500它使用卡响应的副载波负载调制所产生的两个边频带。使用内部产生的 VMID 电势作为 Rx 管脚的输入电势,为了减少干