天线工作原理
① 电信号 -> 电磁波 利用封闭导体电磁感应（源附近的波动场）
而NFC属于近场通信，理论上并不产生远距离传输的电磁波。
② 电磁波必须与源分离并向外传播，其本质是带电粒子的运动
波长 = 正负电荷最大分隔距离的2倍
要实现最佳传输，天线长度 = 波长一半，同时天线的电磁效应是可逆的，可以作为接收器。
天线频率就是天线上电压变化的频率。
- 蝶形电视天线：抛物面反射器 —反射聚集—> 低噪声下变频器 —同轴线缆—> 馈源喇叭、一段波导、PCB、探针
- 贴片天线：贴片长度 = 工作波长一半
想要L变小，即天线做得更短更小，f就需要变大，手机天线频率只能是高频。
几种天线
① 半波振子天线：1/2波长天线，其余为1/4波长天线
② 单极子：半波振子天线的一半
③ 倒L型天线：单极子天线弯折一段，减少天线高度。
④ 蛇形倒F天线（MIFA）：占用PCB空间小
根据不同的PCB厚度，需要调整MIFA的长度，这样才能调整天线辐射和频率的选择，MIFA根据不同电路板厚度的天线长度如下表：
⑤ 倒F型天线（IFA）：倒L型天线上半与地平行，增加了容抗。所以在拐角处接地，增加感性，以保持谐振特性。
相比MIFA，IFA是一种辐射更好的天线。给定空间可用性IFA天线比MIFA更好，有更好的效率，但需要更大的面积。
IFA的迹线宽度也取决于产品的PCB堆叠，不同厚度的PCB有不同的W值。
[Tip]：天线放置在靠近塑料的位置，谐振频率会降低。变化范围100MHz-200MHz，需要重新调谐获得所需频带。
天线效应
在四分之一波长处测量，即可被视为短路，也可被视为开路。
天线的长度为 1/4 或者 1/2 波长，因此在EMC规范中，不允许导线在 $\frac\lambda{20}$ 以下工作，这会使它变成一根天线，电感电容会造成谐振。
150MHz时，$\lambda=2m$，$\frac\lambda{20} = 10cm$ ，在 $f > 150MHz$ 时，$\frac\lambda{4}$ 接近10cm，逐渐形成完美天线。
阻抗匹配
谐振
含 L 和 C 的电路，在特定 f 的外加电源的作用下，对外呈电阻性质的现象。这一特定的 f 即为谐振频率。以谐振频率为主工作状态的电路即为谐振电路。
- 有的时候需要谐振：天线
- 振荡电路具有固有频率，电路输入接近固有频率的交流电，振荡电路会以大振幅体现，造成危害。
- 有的时候需要避免谐振：电网谐波
- 发生谐振，只剩电阻，一个小的谐波电流源产生很大的谐波电压造成损坏。
导体波长与信号波长呈特定比例也称作谐振，因为这样可以将电能发射到空间中。
特性阻抗
导线对在其上传输的 射频能量 阻碍力的大小，也可以理解为对高频交流成分阻碍力的大小。区别于一般直流电路的电阻大小。
$特性阻抗 = 射频电压/射频电流$
天线越宽，特性阻抗越小。传输的电能在天线末端连接空气，能量无法释放，就会沿着导线反射回来。是由于末端的阻抗突变导致的。
假设末端接入电阻R吸收射频能量：
① 当 $R = R_0$ 时，传输能量被吸收完，无能量返回，导线被视作无限长。
② 当 $R = \infty$ 时，能量全部反射，末端形成2倍于发射电源的电压。
③ 当 $R = 0$ 时，末端产生 -1 倍于电源的电压反射回去。
相关：特性阻抗末端电阻实验
阻抗匹配
负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出。
阻抗匹配能量是对于射频而言的，对功率电路而言会造成破坏。
阻抗匹配应用：功放音响、PCB走线、天线设计、终端匹配电阻。
改变组抗力的方法：
- 改变阻抗力：RLC串并联调整负载阻抗值
- 调整传输线：加长源和负载距离，配合LC阻抗力调为0
天线中传输考虑50Ω的阻抗是由传输线中高频交流的趋肤效应决定的。
特征阻抗 $Z_0$ ：无损传输线传播的波的电压和电流振幅比。
$Z_0$ 取决于，PCB材料、基底厚度、迹线宽度、迹线厚度、迹线RF、接地填充物间隙 等。
天线馈线和空气的阻抗匹配：
50Ω传输线是天线馈线系统中的特性阻抗，而天线是在馈线和自由空间中的一个分界面。自由空间（真空）中的特性阻抗为377Ω，天线起了特性阻抗变换的作用，将电磁波能最大部分发射出去。如果不匹配，电磁波会在天线末端反射回信号源。
天线是馈线和自由空间的阻抗变换器，是连接发射端和空气的介质，以便将能量从电路辐射到空间中去。
天线系统中
- 高频振荡电流：满足基尔霍夫定律
- 电磁波到无界空间：波动方程和麦克斯韦方程
名词解释
驻波
相反方向传播的振幅、频率都相同的波。（实验中一般利用反射）
回波损耗
表示天线如何与特性阻抗50ohm的传输线皮诶。一个理想天线会发射所有功率，不产生任何反射。
回波损耗大于10dB就足够大，90%的功率可被辐射。
上图显示的是MIFA在2.44GHz频率时完整的3D辐射增益图，再给自定义应用设置MIFA天线时，该信息非常有用，有助于在需要的方向上得到最大的辐射。
带宽
无线频率响应。表示在采用的整个频带上。（在该频率时回波损耗最小）。
辐射效率
非反射功耗中消耗在天线中的热量。
增益
与一个理想无方向天线对比辐射的场强。
调制
将原始信号变成适合信道传输的高频信号。
射频PCB指南
- 置于角落PCB，保持间距
- 切勿在所有层的天线禁区放置任何组件、迹线、平面
- 塑料介电常数 > 空气，无形中降低谐振频率
- 无线近场不允许金属
- 方向的一致性
- 天线匹配网络提供配置，天线参数变化改变阻抗，可能重新调谐，π、T网络提供配置，串联元件填充0Ω
- 场景验证
- 天线下方不能有任何接地
- 遵循制造商推荐的接地方式
- Wifi区域记得去除上下层的绿油
- 最短RF
- 避免RF弯曲
- 避免短路和分支
- 不要任何走线平行于RF
- 不要测试点
- 元件放置在RF路径上
- 将一层完全用于接地
另外：阻抗匹配、天线调试、RF传输线、PCB堆叠 等
死铜移除：孤岛形成天线效应，会增加周围辐射强度，并且有天线接收效应，引入电磁干扰，造成EMI问题。
多层板
四层板：射频 + GND + PWR +非射频
二层板：PWR、信号、天线、RF + GND（完整）
GND
- 一层完全接地better
- 过孔间距 < 波长 1/20，与多层板地平面良好接地，避免天线效应。
- 不要分流接地
- RF走线下地平面宽敞
- 迹线两边GND通孔保护，EMC、EMI性能提升
- 电源层周围GND瞳孔包围，EMI性能提升
电源解耦
- 滤除不同频率的噪声
- 满足浪涌电流的大电容设计
- 组件靠近电源引脚
- 小电容靠近
- 去耦电容相同层
- 避免电源通孔
- 四层板设计，每个电源引脚独立的过孔和电源层，不共享过孔
过孔
- 间距 < $\lambda/20$
- 多过孔减小寄生电感
- 不共用过孔，分别设置
- QFN大量过孔
- RF拒绝过孔
- 射频周围GND过孔形成栅栏，隔离电路其余部分
NFC电路设计——以ST25R3911B为例
PCB板卡工艺：
- 4层板设计，EMI friendly
- PCB左侧数字走线，右侧模拟线
- 差分驱动，空间小，完全对称
- 通孔缝合——低阻抗
通孔屏蔽——通孔壁创建垂直铜屏障，防止串扰和电磁干扰问题 - RFI记录道和AAT车道靠近
- 中间层GND低欧姆直流路径
- 中间层配电，5V+3V3
- 重要模拟轨迹用GND包围
芯片相关：
- AAT自动调谐
- 差分低阻抗天线驱动器
- 低功耗（电容+幅度和相位测量）