电感耦合非接触IC卡系统的EMI方案

接触式IC卡系统在调制频带的场强以及寄生发射都不能超出EMI有关标准规定的允许极限值。

Q3-3、13.56MHz的EMI标准是什么？

允许最大场强

（1）非接触IC卡标准

在13.56MHz ISO/IEC 14443标准中规定其PCD产生的场强在1.5A/m_7.5A/m之间。其应答器(PICC)的动作场强Hmin1.5A/m。在ISO/IEC 15693标准中规定为VCD产生的场强为115mA/m~7.5A/m,应答器(VICC)的动作场强Hmin1.5m A/m。

（2）有关EMI标准

 ①FCC标准

FCC part 15.225规定RFID系统载波频率范围为13.56MHz±7kHz，载波场强为30m处10mV/m。

②EN300330(9kHz~25MHz)标准

EN300330标准规定了第一类发送器(指具有电感回路天线的发送器，天线由具有一个或几个线圈的绕组构成)的载波功率极限值。测量在H场具有最大值的方向和在自由空间进行。EN300330规定的极限值是42dBμA/m@10m。

Q3-4、几种标准的相互比较有哪些不同？

我们对上面给出的几种标准进行一些变换并归一，然后再加以比较。

 ①ISO/IEC 14443标准

通常，近耦合IC卡系统的作用距离为小于10cm，而从前述可知此时Hmin1.5A/m，那么我们可以近似估计离天线0.1m(10cm)处的H场值为1.5A/m。一般，在非接触IC卡系统中，在距离λ/2π(对于13.56MHz频率，λ/2π=3.5m)内为近场，其衰减为60dB/十倍距离；大于λ/2π的作用距离为远场，其衰减为20dB/十倍距离。因此，可估算出1m处的H场为1.5m A/m，而3.5m处H场较1米处H场的衰减值大约为60 log (3.5m/1m)=32dB。从3.5m至10m处，可以认为进入远场，此段衰减值为20log(10m/3.5m)=9dB。故10m处的dBμA值为20log1.5mA/m-32-9=22dBμA/m。

②ISO/IEC 15693标准

其作用距离约为50cm，设此时的Hmin= 115m A/m，对13.56MHz，近场范围为3.5m，则3.5m处的场强衰减为60log(3.5m/0.5m)=50.7dBmA。3.5m至10m为远场，衰减为20log (10m/3.5m)=9dBμA。因此10米处的dBμA值为：20log115mA/m-50.7dBuA-9dB?A=41dB?A

 ③FCC标准

30m为10m V/m，换算为dB值是80dB?V/m，再换算至10m，增加量为40log(30m/10m)=19dB。换算成dB?A/m为：H=80+19-51=48dBμA/m@10m。

 将上面结果列于表1，则从表1可知，若H场是按RFID标准来设计，就可符合EMI的有关标准。

表1 各种标准的比较

Q3-5、调制带宽及谐波发射方式要注意哪些？   

①ISO/IEC 14443的调制方式
在TYPE A中，PCD向PICC通信采用修正密勒码的100%ASK调制。其PICC向PCD通信采用的是曼彻斯特编码，并且用副载波调制后进行ASK调制。在TYPE B中，PCD向PICC通信采用NRZ码的ASK调制方式，PICC向PCD通信采用对NRZ码(106kbps)进行BPSK副载波调制(847kHz)，然后用ASK调制传送至PCD。
 

②ISO/IEC 15693
VCD向VICC通信时，远距离采用"256中取1"编码的10%的ASK。短距离时采用"4中取1"编码的100%ASK调制。VICC向VCD通信采用曼彻斯特编码，用副载波进行调制(可用ASK或移频键控FSK方式)，然后再用已调制副载波进行对载波的ASK调制。
   

从上述的通信模式可以看出，这些调制都需要调制带宽，因此要注意控制发射频谱。FCC规定谐波功率应限制比载波低50dB。
 
4 抑制EMI的措施
 

Q4-1 可以从哪些方面采取抑制EMI的措施？
   

（1）读写器射频前端电路设计
   

在读写器射频电路设计时，应考虑器件选型、PCB层数、大小、线路布局、布线、接地及地线配置、屏蔽、滤波等众多需要兼顾的问题。
   

例如，在读写器设计时，都需要有晶体振荡器，多数石英晶体振荡器(XO)并没有提供内在的EMI抑制措施，因此设计者采用屏蔽、滤波或特殊的印刷板布局技术来使产品通过EMI考核。但是，MAXIM公司的DS108X系列硅振荡器采用扩谱技术，可使其峰值EMI降低20dB以上，这为频率源的选择提供了新的思路