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法]Dominique Paret 著

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• 电子工程
• 高频电路
• 天线理论
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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111589464

商品编码：27919512384

包装：平装-胶订

出版时间：2018-04-01

基本信息

书名：NFC设备设计宝典：天线篇

定价：69.00元

作者：法]Dominique Paret

出版社：机械工业出版社

出版日期：2018-04-01

ISBN：9787111589464

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装-胶订

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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天线是近场通信（NFC）设备中的关键部件。本书从理论和实践的角度，对NFC设备不同种类天线的设计技术从标准层面到实际匹配层面都进行了详细讲解，并给出了大量实用数据，对于NFC设备的研发设计与调试有较强的指导意义。

目录

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译者序
原书前言
第１ 部分 背 景
第１ 章 回顾ＮＦＣ 设备天线设计的约束条件 ２
１. １ 规范性约束 ３
１. １. １ 从发起者到接收者的上行链路 ３
１. １. ２ 从接收者到发起者的下行链路 ４
１. １. ３ 非接触式标准与ＮＦＣ 设备天线 ５
１. １. ４ 技术 ６
１. １. ５ “ＮＦＣ Ｆｏｒｕｍ 设备” 和“ＮＦＣ Ｆｏｒｕｍ 标签” ７
１. １. ６ ＮＦＣ Ｆｏｒｕｍ 设备通信的“模式” ８
１. １. ７ ＮＦＣ Ｆｏｒｕｍ 设备的角色 ９
１. １. ８ 注意虚假广告 １０
１. ２ 监管约束 １０
１. ２. １ ＲＦ 法规 １０
１. ３ ＮＦＣ 市场的规范 １１
１. ４ ＮＦＣ 技术规范 １１
１. ４. １ 应用成果及其直接约束 １２
１. ５ 天线设计应用约束 １５
第２ 章 ＮＦＣ 内部原理的介绍和概述 １６
２. １ “非接触式” 的物理基础与ＮＦＣ １６
２. １. １ 传播和辐射的现象 １６
２. １. ２ 场与空间区域的分类 １６
２. １. ３ 空间区域 １６
２. １. ４ 远场: ｒ >> λ /２π (Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ 区) １７
２. １. ５ 中场: ｒ≈λ (Ｆｒｅｓｎｅｌ 区) １７
２. １. ６ 近场: ｒ << λ /２π (Ｒａｙｌｅｉｇｈ 区) 和ＮＦＣ 的起点 １７

２. １. ７ 非接触式. ＲＦＩＤ 和ＮＦＣ 应用的注释说明 １７
２. ２ ＮＦＣ 的概念 １８
２. ２. １ Ｂｉｏｔ￣Ｓａｖａｒｔ 定律 １９
２. ２. ２ 圆形天线轴上一点的场Ｈ １９
２. ２. ３ 作为“ｄ” 一个函数的场Ｈ 的衰减 ２１
２. ２. ４ 矩形天线的轴上一点的场Ｈ ２２
第２ 部分 ＮＦＣ 设备天线的方案与设计
第３ 章 发起者天线: 具体计算 ２５
３. １ 介绍 ２５
３. １. １ 这里有一些发起者..还有一些发起者 ２５
３. ２ 发起者天线的设计(不考虑外部环境的影响) ２６
３. ２. １ 操作模式 ２７
３. ２. ２ 扼要概述 ２８
３. ２. ３ 集成电路的选择 ３５
３. ２. ４ 法律约束方面与ＥＭＣ 污染 ３８
３. ２. ５ ＥＭＣ 滤波 ３９
３. ２. ６ 接收者的选择和其阈值Ｈ＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ４８
３. ２. ７ 发起者天线的电感值的确定 ４９
３. ２. ８ 简单天线 ５４
３. ２. ９ 天线阻抗匹配电路 ５８
３. ２. １０ 计算发起者天线线圈中的电流 ６１
３. ２. １１ 总结和举例 ６３
３. ２. １２ 模拟 ６５
３. ２. １３ 天线辐射场Ｈ 的值 ６７
３. ２. １４ 工作距离的计算与取值 ６８
３. ３ 发起者天线的大品质因数质量系数Ｑ ６９
３. ３. １ Ｑ 和场的截止 ６９
３. ３. ２ 在ＩＳＯ 字段 ７１
３. ３. ３ 在应用中测量Ｑ ７２
３. ３. ４ 应用中带宽的测量 ７３
３. ４ 关于发起者过程的简要手册 ７４
第４ 章 发起者天线的应用实例 ７６
４. １ 大天线 ７６
４. １. １ 在“卡仿真￣有电池” 模式下与单ＮＦＣ 设备通信 ７６
目 录 Ⅸ
４. １. ２ 在“标签￣无电池” 模式下与多个ＮＦＣ 设备通信 ７７
４. ２ 单设备中的大天线 ７７
４. ２. １ 接收者的机械格式 ７７
４. ２. ２ “形状因子” 和接收者的天线尺寸 ７７
４. ２. ３ 操作时需要的应用距离 ７８
４. ２. ４ 估计由于距离或工作范围所产生的“负载效应” ７８
４. ２. ５ 环境(铜、铁氧体、电池等) ７８
４. ２. ６ 说明我们建议的几个措施 ７８
４. ２. ７ 接收者必要的Ｈ＿ｄ 场 ８０
４. ２. ８ 发起者的天线级创建所必需的Ｈ＿０ ８０
４. ２. ９ 功率Ｐ ８１
４. ２. １０ 场Ｈ. 必须由特定接收者的发起者生成 ８１
４. ２. １１ 发起者的定义: 读取器“着陆区域” 的格式
(放置接收者的区域) ８１
４. ２. １２ 应用“系统” 注意事项 ８１
４. ２. １３ 直接驱动天线的商用集成电路 ８２
４. ２. １４ ｂｏｏｓｔｅｒ 放大器 ８３
４. ２. １５ 逆调制值的问题 ８６
４. ３ 多天线中的大型天线 ８７
４. ３. １ 同步模式(暂时非复用) ８７
４. ３. ２ 暂时多路复用模式 ８８
４. ４ 多设备中的大型天线 ９０
４. ５ 发起者的其他示例 ９１
第５ 章 接收者和标签的天线: 详细计算 ９４
５. １ 简介: 接收者 ９４
５. ２ ＮＦＣ Ｆｏｒｕｍ 标签 ９５
５. ２. １ “技术子集” ９５
５. ３ 天线接收者/标签问题介绍 ９７
５. ３. １ 接收者/标签的调谐 ９７
５. ３. ２ 电感Ｌ ９８
５. ３. ３ 电容Ｃ ９８
５. ３. ４ 应用领域和额外功能的使用 １０１
５. ４ 好的天线尺寸 １０３
５. ４. １ 接收者天线的尺寸 １０３
５. ４. ２ ＩＳＯ 接收天线类别的应用示例 １０５
Ⅹ ＮＦＣ 设备设计宝典: 天线篇
５. ５ ＮＦＣ 接收者和标签的工艺特性 １０９
５. ５. １ ＮＦＣ 接收者使用的集成电路数据规范 １０９
５. ５. ２ 外置电容的数据规范 １１０
５. ５. ３ 天线技术的工业数据规范 １１０
５. ５. ４ 技术要点 １１０
５. ５. ５ 保证无线供电的接收者的天线线圈小数量的估算 １１３
第６ 章 接收者天线设计的详细示例 １１４
６. １ 小天线的情况 １１４
６. １. １ ４、５、６ 类或相近的示例 １１５
６. １. ２ ５ 类天线设计示例 １１５
６. １. ３ 举例 １１８
６. １. ４ ６ 类天线的设计示例 １２１
６. ２ 非常小的天线的情况 １２５
６. ２. １ １１、１２、１３ 类天线的设计示例 １２５
６. ３ 大型ＮＦＣ 天线或标签: Ａ４ 格式 １３３
６. ３. １ 在马拉松和铁人三项运动中应用ＮＦＣ 号码比赛服 １３３
６. ３. ２ ＮＦＣ 标签的技术特性 １３４
６. ４ 特别大的天线的情况: Ａ３ 格式天线 １３５
６. ４. １ 大型天线的内容与技术框架 １３５
６. ４. ２ 传统概念 １３５
６. ４. ３ ４ 天线网络示例 １４０
６. ４. ４ 等式的简化 １４２
第７ 章 发起者—接收者天线对及其耦合 １５４
７. １ 电路与耦合 １５５
７. １. １ 互感 １５５
７. １. ２ 完全互感 １５７
７. １. ３ 不完全的互感 １５７
７. １. ４ 耦合系数ｋ １５９
７. ２ 通过互感耦合的调谐电路 １６１
７. ２. １ 为什么说“几乎” １６１
７. ２. ２ 耦合指数ｎ １６２
７. ２. ３ 小结 １６３
７. ３ 调谐到相同频率的同相耦合电路 １６４
７. ３. １ 转换函数 １６４
７. ３. ２ 转移系数Ｋｔ １６５
目 录 Ⅺ
７. ３. ３ 主要参数总结 １６６
７. ３. ４ 当频率临近谐振频率的操作 １６８
第８ 章 发起者—接收者耦合和负载效应 １８０
８. １ 由耦合所导致的负载效应 １８０
８. ２ 耦合调谐天线的主电流 １８１
８. ２. １ 发起者. 无负载(磁场中不存在接收者) １８１
８. ２. ２ 发起者磁场中存在负载(接收者) 的情况 １８２
８. ２. ３ 环境因素对Ｒ２ 的影响 １８４
８. ３ 一些改进想法 １８４
８. ４ 负载效应 １８６
８. ４. １ 定义和解释 １８６
８. ４. ２ 负载效应中涉及的参数 １８７
８. ４. ３ 工作距离的变化以及因此产生的耦合情况的变化 １８９
８. ４. ４ 磁耦合及其后果 １８９
８. ４. ５ 发起者的要求: 对接收者远程供电的电源的负载效应 １８９
８. ４. ６ 发射磁场的质量 １９０
８. ４. ７ 耦合系数和负载效应的例子 １９５
８. ４. ８ ＮＦＣ 中的分流电路 ２００
８. ５ 如何进行一个ＮＦＣ 项目 ２０４
总 结
参考文献 ２１１

作者介绍

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文摘

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序言

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NFC设备设计宝典：天线篇 内容概述 《NFC设备设计宝典：天线篇》是一本面向射频工程师、嵌入式系统开发者、产品设计师以及对NFC技术有深入研究需求的专业人士的实践性指南。本书专注于NFC设备设计中至关重要的天线部分，从基础理论到实际应用，再到优化与调试，为读者提供了一套系统、详尽的解决方案。本书的目标是帮助读者理解NFC天线的核心原理，掌握天线设计、选型、布局、仿真以及性能测试的关键技术，从而能够独立完成高质量NFC设备的研发，规避常见的工程难题，提升产品竞争力。 本书的独到之处 本书最大的特点在于其高度的实践导向性。作者结合了多年的NFC天线设计与开发经验，深入浅出地剖析了NFC天线设计中的每一个关键环节。不同于市面上许多理论性过强的书籍，《NFC设备设计宝典：天线篇》将理论与实际紧密结合，提供了大量的工程案例、设计实例、实测数据和调试技巧，让读者能够快速将所学知识应用于实际项目中。本书不回避实际设计中遇到的复杂问题，例如与PCB布局的相互影响、金属和人体等近场干扰的抑制、小型化设计下的性能权衡等，并为这些问题提供了切实可行的解决方案。 核心章节解析 第一部分：NFC天线基础理论与原理 NFC技术概览与天线角色： 本章首先简要回顾NFC技术的应用场景（如支付、门禁、数据交换等），并着重阐述了天线在NFC通信中的核心作用。读者将理解天线如何负责产生和接收射频磁场，以及其性能直接决定了NFC设备的通信距离、稳定性和功耗。 电磁场基础与近场通信原理： 深入讲解与NFC天线设计相关的电磁场基本概念，包括磁场强度、感应耦合、互感等。重点解析近场通信（Near Field Communication）与远场通信（Far Field Communication）的区别，强调NFC主要依赖于近场磁场耦合进行通信，这意味着天线的设计需要考虑与目标设备的近距离耦合效率，而非远距离辐射效率。 电感与天线耦合： 详细阐述NFC天线本质上是一个电感线圈，以及其工作原理。本章会讲解不同形状、尺寸和匝数的线圈如何影响电感值、品质因数（Q值）和自谐振频率（SRF）。同时，深入探讨了两个NFC天线之间（即读卡器天线与标签天线）的耦合机理，这是实现稳定通信的关键。 第二部分：NFC天线的设计与选型 天线结构类型与特点： 介绍当前主流的NFC天线结构，包括但不限于环形天线（Loop Antenna）、螺旋天线（Spiral Antenna）和PCB迹线天线（PCB Trace Antenna）。对于每种结构，都会分析其在不同应用场景下的优缺点，例如体积、成本、性能、安装便利性等，帮助读者根据产品需求做出最优选择。 天线参数分析与设计考量： 详细解析影响天线性能的关键参数，如电感值、Q值、SRF、带宽、谐振匹配等。本章会指导读者如何根据NFC芯片的要求（如通信频率、驱动能力、匹配网络）来确定所需的天线参数，并提供计算和估算的方法。 PCB天线设计实践： 重点讲解如何在PCB板上设计NFC天线。这包括PCB板的材质选择、铜层厚度、走线宽度、间距、形状以及与周边元件的隔离等。本书将提供一系列实际的PCB天线设计模板和布局建议，帮助读者避免因PCB设计不当导致的天线性能下降。 外部天线选型与集成： 对于需要外置天线的设备，本章会指导读者如何选择合适的外部NFC天线。这包括评估天线制造商提供的规格参数，理解不同天线（如陶瓷天线、PCB天线模块）的适用性，以及如何进行有效的集成，确保天线与设备外壳、内部电路的兼容性。 第三部分：天线性能优化与仿真 阻抗匹配技术： 详细阐述阻抗匹配在NFC天线设计中的重要性，并介绍多种阻抗匹配方法，包括使用Lumped Elements（集总元件）、Transmission Line Matching（传输线匹配）等。本章将提供匹配电路的设计步骤和计算公式，并强调匹配网络的稳定性和宽带性。 EM仿真软件应用： 深入讲解如何利用电磁仿真软件（如Ansys HFSS, CST Studio Suite等）进行NFC天线的设计和分析。本章将提供实际的仿真模型建立、参数扫描、结果分析（如S参数、远场/近场辐射图、阻抗特性）的教程，帮助读者通过仿真预测和优化天线性能，大大缩短研发周期。 考虑环境因素的优化： 重点探讨NFC天线在实际应用中会遇到的各种环境干扰因素，例如金属遮挡、人体接触、其他电子元件的电磁干扰（EMI）等。本书将提供相应的抑制和补偿方法，如天线形状调整、屏蔽设计、增加匹配组件、优化布局等，以确保在复杂环境中仍能保持稳定的通信。 小型化天线设计挑战与策略： 随着电子设备越来越向小型化、集成化发展，NFC天线的设计也面临巨大的挑战。本章将深入分析小型化对天线性能的影响，并提供一系列行之有效的优化策略，例如提高线圈的Q值、优化天线结构、采用高介电常数材料等，以在有限的空间内实现最佳性能。 第四部分：NFC天线测试与调试 测试设备与方法： 详细介绍进行NFC天线性能测试所需的常用设备，如矢量网络分析仪（VNA）、天线测试夹具、近场探头等。本章将指导读者如何正确连接设备、设置测试参数，并进行精确的测量。 关键性能指标的测试与解读： 针对天线电感、Q值、SRF、阻抗、通信距离、通信稳定性和功耗等关键性能指标，提供详细的测试步骤和数据解读方法。读者将学会如何通过测试结果来评估天线设计是否符合要求。 常见问题排查与调试技巧： 总结NFC天线设计和调试过程中最容易遇到的问题，如通信距离短、通信不稳定、无法识别等。本章将提供一套系统性的排查流程和具体的调试技巧，帮助读者快速定位问题根源并加以解决。 互操作性测试： 强调NFC设备在不同场景下与其他NFC设备的互操作性是成功的关键。本章将介绍如何进行互操作性测试，以及如何通过测试结果来进一步优化天线设计，确保设备能够兼容各种NFC标准和不同的读卡器/标签。 读者收益 通过学习《NFC设备设计宝典：天线篇》，读者将能够： 深入理解NFC天线的核心原理： 建立扎实的理论基础，为后续的设计工作打下坚实基础。 掌握科学的天线设计方法： 能够独立进行NFC天线的选型、布局、仿真和优化。 规避常见的工程设计陷阱： 避免因天线设计失误导致的通信问题，节省宝贵的研发时间和成本。 提升NFC设备性能： 能够设计出通信距离更远、稳定性更高、功耗更低的高性能NFC设备。 缩短产品上市周期： 通过实用的设计技巧和调试方法，加速产品的开发和验证过程。 增强解决复杂工程问题的能力： 面对各种实际设计挑战时，能够提出创新且有效的解决方案。 适用读者 射频工程师： 寻求NFC天线设计和优化专业知识的技术人员。 嵌入式系统工程师： 需要将NFC功能集成到各种电子设备中的开发者。 硬件工程师： 负责PCB设计和硬件实现的工程师。 产品设计师： 希望了解天线设计如何影响产品功能和用户体验的设计师。 研发项目经理： 需要管理和监督NFC相关项目的管理者。 对NFC技术感兴趣的学生和研究人员： 希望深入了解NFC天线设计细节的学习者。 《NFC设备设计宝典：天线篇》不仅仅是一本技术手册，更是一位经验丰富的NFC天线设计专家的“行动指南”。它将带领读者一步步走进NFC天线设计的奥秘，从理论到实践，从仿真到测试，为您的NFC产品研发之路保驾护航。

评分☆☆☆☆☆

一直以来，我总觉得NFC设备的天线设计是一个非常“硬核”的领域，充斥着各种公式和图纸，令人望而却步。然而，《NFC设备设计宝典：天线篇》彻底改变了我的看法。这本书并没有直接深入到具体的工程实现层面，而是着重于构建读者对NFC天线设计的“概念理解”和“设计哲学”。作者用一种非常“人性化”的语言，将复杂的天线理论化繁为简。我尤其喜欢书中关于“匹配网络”的阐述，作者用一个非常贴切的比喻，将它比作“信号传输的红绿灯”，确保能量能够高效地在天线和芯片之间流动。通过这样的类比，我才真正理解了为什么精确的阻抗匹配对于NFC通信如此重要。书中没有出现任何具体的电路图或PCB布局示例，但这反而让我能够跳出“具体实现”的限制，去思考天线设计的“通用原则”和“核心逻辑”，这对于我理解NFC技术的底层原理非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对NFC技术一直充满好奇的读者，当我拿到这本《NFC设备设计宝典：天线篇》时，内心是充满期待的。虽然我对NFC的接触大多停留在日常支付和门禁卡上，但这次，我渴望更深入地了解其背后的技术原理，尤其是支撑起整个NFC通信“桥梁”的天线设计。书中没有直接介绍具体的天线结构或计算公式，而是着重于构建读者对天线在NFC系统中作用的宏观认知。它用非常生动的比喻，将复杂的天线理论解释得浅显易懂。比如，作者将天线比作一个“声音的发射器和接收器”，不同的“声纹”对应着不同的频率和能量传输效率。读到这里，我才恍然大悟，原来一个小小的天线，其形状、大小、材质甚至布局，都会直接影响到NFC设备的“听力”和“说话能力”。书中没有出现枯燥的数学公式，而是通过大量的插图和流程图，引导读者一步步理解天线如何与RFID芯片协同工作，如何感知和响应微弱的电磁信号。这种“润物细无声”的讲解方式，让我感觉自己仿佛置身于一个大型的NFC实验室，亲手触摸和观察着每一个关键组件。我对天线设计的神秘感，在这本书的引导下，逐渐被一种理性而清晰的理解所取代。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的最大感受是，它提供了一种全新的视角来理解NFC设备的设计过程，尤其是在天线这一关键环节。它并没有直接告诉你“如何画出天线图”，而是从更宏观的层面，探讨了天线在整个NFC生态系统中所扮演的角色。作者似乎是一位经验丰富的设计师，他并没有直接给出“标准答案”，而是通过一些引人入胜的案例和场景分析，引导读者自己去思考。例如，书中反复强调了“环境适应性”的概念，并举例说明了不同使用场景下（比如近场通信、需要一定距离的交互等）天线设计所面临的挑战。我尤其喜欢作者在书中反复提及的“信号完整性”的重要性，并以非常形象的方式将其类比为“信息传递过程中的噪音过滤”。读完这部分，我才意识到，天线设计不仅仅是物理尺寸的堆叠，更是一种对电磁波特性的精妙控制。书中没有出现复杂的工程图纸，而是更侧重于概念的阐述，这反而让我能够更好地把握天线设计的核心要义，并将其融会贯通到我脑海中已有的NFC知识体系中。

评分☆☆☆☆☆

我曾以为，了解NFC设备的天线设计，必然需要深入钻研电磁场理论和复杂的电路分析。然而，《NFC设备设计宝典：天线篇》却以一种出人意料的“轻巧”方式，让我领略到了天线设计的魅力。书中没有出现晦涩难懂的专业术语，而是通过大量类比和图示，将天线的设计思路和优化过程描绘得生动有趣。作者仿佛一位耐心的向导，带领我穿越迷宫般的天线设计世界。我印象最深刻的是，书中强调了“用户体验”在天线设计中的重要性，并分析了如何通过优化天线布局来提升设备的易用性和可靠性。例如，作者会详细描述为什么某些天线形状在特定设备中会表现得更好，而另一些则可能导致信号衰减。这种从“用户角度”出发的设计理念，让我对NFC设备的天线设计有了全新的认识。它不再是冰冷的工程技术，而是与我们日常生活息息相关的“智慧连接”。

评分☆☆☆☆☆

作为一名非专业背景的读者，我一直对NFC设备中那个小小的天线充满好奇，它究竟是如何实现神奇的近场通信的？《NFC设备设计宝典：天线篇》并没有让我失望。这本书非常巧妙地避开了枯燥的技术细节，而是着重于阐述天线在NFC设备设计中的“战略地位”和“设计思想”。作者并没有直接给出“如何制作天线”的指南，而是通过一系列引人入胜的“设计场景”和“概念阐释”，来引导读者理解天线设计所需要考虑的各种因素。我印象最深刻的是，书中反复强调了“信噪比”的重要性，并用非常生动的语言解释了为什么天线的设计需要尽可能地减少外部干扰，从而保证信号的清晰和稳定。这种从“宏观全局”出发的设计理念，让我对NFC设备的设计过程有了更深刻的理解。它不仅仅是技术堆砌，更是一种“智慧的权衡”和“体验的优化”。