Mifare 1 IC卡的物理组成及卡片上天线的研究

来源：中国一卡通网作者：www.99dpj.com 发布时间：2007-01-25 12:19:37 字体:[大中小]

摘要：Mifare 1 IC卡的物理组成及卡片上天线的研究

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。

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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 f_r_es：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 ：

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 mm²S_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。