NTAG 5 Boost(NTA5332) 硬件设计及天线调试指南

一、 硬件设计指南

1.1  原理图部分

参考原厂参考设计,如下图:

设计时,需要注意一下几点:

① I2C 上拉到 VCC,VCC 需要保持 MCU 和 NTAG 一致,以确保 I2C 通信正常;

② ED 引脚上拉到 VCC,滤波电容可以不贴,但是建议预留位置;

③ HPD 引脚下拉到地,并且接到 MCU 控制引脚或 VCC 控制引脚,保证 NTA5332 出现任何异常时,能够进行复位操作;

④ VOUT 引脚如果不需要使用场强供电作为 I2C Master,则接滤波电容到地,如果需要使用场强供电功能,VOUT 需要接到 VCC,保证芯片能够上电工作;

⑤ 天线匹配电路,建议除 R1、C30 两个对称的位置只放一个元器件外,其余位置均按照原理图,预留两个元器件的位置,方便后续调试;

1.2  PCB 部分

Layout 需要注意原理图中标注的几个点:

1、滤波电容、去耦电容都应该尽量靠近芯片;

2、电源线应该以覆铜的形式代替,如果无法覆铜,则应该走 30mil 线宽的走线;

3、天线匹配电路部分,背面需要全部覆铜;

4、RF 信号线不能有过孔;




二、 天线设计指南

2.1 天线部分

  • 天线的尺寸、圈数均根据实际产品的需求来确定,线宽线距一般为5mm;
  • 天线的尺寸、圈数、线宽、线距只影响天线自身的感值,尺寸和圈数与感值成正相关,线宽线距与感值成负相关;
  • 天线的形状一般为方形,圆形;
  • 天线的尺寸是最外圈天线构成的大小;

根据 NXP Antenna Tool 预估天线参数


参数名

中文名

Length

天线长度

Width

天线宽度

Track width

天线线宽

Gap between tracks

天线线距

Track Thickness

天线铜箔厚度

Number of turns

天线圈数

PCB Thickness

PCB 厚度

εr

介电常数(取决于天线板材质,PCB 一般为 4.3)

*Additional Overlap area 和 Turn Exponent 无需关注

 

填完以上参数之后,点击右下方 Antenna Synthesis 按钮,得出天线预估参数:

Inductance 为天线的等效电感值,Overal capacitance 为天线的等效电容值,Overal resistance 为天线的等效电阻值。

2.2 调试部分

2.2.1 匹配电路



匹配阻抗

阻抗目标值一般在 50Ω ,13.56MHz 的点落在实轴上,使驻波比最小;

实际测试中,阻抗值可能高于 50Ω,一般 13.56MHz 的点落在第一象限或第四象限靠近实轴则最好调整;


Q 值

Q 值限制在 7 ~ 14 之间,Q 值太小,发射功率太低,降低了性能,Q 值过高,脉冲的上升时间过长,整形效果差,目标设备不易识别,一般建议在 12 左右,实际情况下,在限制范围内即可;


2.2.2 调试工具

1、NTAG 5 ALM Antenna matching.xlsm

  • 首先需要先测试出天线的实际参数,来确定 Inductance 和 Resistance,Parasitic capacitance 的值一般为 0.1pF,或者 5 pF 到 10pF(MAX),该值影响不大;
  • 天线的物理参数可以忽略不看;
  • 目标匹配只需要关注 Q 值,Q 值变化可以影响 Rq 和 Cs 的大小,可以更改 Q 值,使 Rq 达到合适的阻值,Q 值依然建议在 7 ~ 14 之间;
  • 得到理想情况下的匹配电路值之后,点击下方按钮,先设置 RFSim99.exe 的位置,然后开始运行仿真;

2、RFSIM99


① 拖拉右侧下方的滑轴,将频率点设置在 13.555MHz 上;

② 点击左侧 Tune 按钮,再点击左侧元器件更换元器件的值,观察 Smith 圆图的变化;

③ 选取常见的电容值进行电路的匹配,如:1.5nF,680pF,560pF 等;

三、 参考文档

AN12339 Antenna design guide for NTAG 5 boost.pdf

AN12428 NTAG 5 Application design recommendations to achieve optimal EMI immunity.pdf

技术文档

类型标题档案
硬件Application Note

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