MAX32560非接觸式PCD應(yīng)用筆記—EMV 3.0 1級(jí)模擬

EMVCo LLC最近推出的EMV非接觸式3.0規(guī)范顯著改變了對(duì)合規(guī)非接觸式支付解決方案的要求。這個(gè)新版本在硬件層面提出了許多困難的要求，并將所需的模擬測(cè)試用例數(shù)量和設(shè)計(jì)復(fù)雜性增加了三倍以上。本應(yīng)用筆記補(bǔ)充了現(xiàn)有的天線匹配和模擬前端（AFE）配置和調(diào)諧指南，提供了滿足新要求并通過(guò)嚴(yán)格認(rèn)證測(cè)試的具體指導(dǎo)。它涵蓋了射頻 （RF） 功率考慮因素、天線設(shè)計(jì)優(yōu)化、天線匹配、接近耦合器件 （PCD） 到接近集成電路卡 （PICC） 信號(hào)完整性問(wèn)題、負(fù)載效應(yīng)、PICC 到 PCD 接收器性能以及特定的 EMV 1 級(jí)測(cè)試要求和案例。?

介紹

本應(yīng)用說(shuō)明為EMV 3.0合規(guī)性提供了重點(diǎn)指導(dǎo)。假設(shè)讀者熟悉PCD天線匹配設(shè)計(jì)指南和AFE調(diào)諧指南的內(nèi)容，這些指南隨MAX32560的SDK一起提供。這些文檔包括本應(yīng)用筆記所用技術(shù)的必要構(gòu)建模塊。由于EMV 3.0的復(fù)雜性，這些文檔可能不足以滿足EMV3.0的所有新要求。因此，本應(yīng)用筆記為使用MAX3開發(fā)EMV 0.32560兼容產(chǎn)品提供了補(bǔ)充指導(dǎo)。

確定目標(biāo)協(xié)議

當(dāng)使用MAX32560設(shè)計(jì)近場(chǎng)通信（NFC）產(chǎn)品時(shí)，系統(tǒng)架構(gòu)師應(yīng)確定產(chǎn)品符合的目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用場(chǎng)景。主要的NFC標(biāo)準(zhǔn)包括ISO14443A/B，ISO15693，ISO18092，F(xiàn)eliCa，NFC論壇等。本文檔專門針對(duì)EMV PCD非接觸式規(guī)范v3.0合規(guī)性，涵蓋ISO14443A / B非接觸式標(biāo)準(zhǔn)的子集。系統(tǒng)架構(gòu)師和設(shè)計(jì)人員應(yīng)該意識(shí)到，EMV 3.0合規(guī)性并不能保證符合任何其他標(biāo)準(zhǔn)，盡管其他標(biāo)準(zhǔn)與EMV 3.0規(guī)范重疊。本文檔中詳述的硬件級(jí)別優(yōu)化過(guò)程可應(yīng)用于其他標(biāo)準(zhǔn)和方案。但是，如果最終產(chǎn)品支持多種協(xié)議，則在最終與EMV 3.0支持相結(jié)合之前，應(yīng)單獨(dú)考慮和優(yōu)化每個(gè)目標(biāo)協(xié)議。

EMV 3.0 復(fù)雜性

EMV 3.0 非接觸式規(guī)范是從 EMV 2.6 演變而來(lái)的，自 2019 年起是強(qiáng)制性的。EMV 3.0與EMV 2.6相比的主要變化如下：

EMV 3.0除了模擬和數(shù)字測(cè)試外，還需要互操作性測(cè)試。

EMV 3.0模擬測(cè)試需要使用三個(gè)EMVCo參考PICC（具有不同的天線尺寸或不同的PICC諧振頻率）進(jìn)行測(cè)試，而EMV 2.6只需要一個(gè)。

EMV 3.0模擬測(cè)試中的每個(gè)EMVCo參考PICC都有兩個(gè)線性負(fù)載，用于PCD到PICC信號(hào)完整性/波形測(cè)試，而EMV 2.6 EMVCo參考PICC只有一個(gè)線性負(fù)載。

這些變化顯然增加了EMV一致性測(cè)試的復(fù)雜性。EMV 3.0 測(cè)試執(zhí)行所需的時(shí)間大約是 EMV 6.2 的 6 倍。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室和測(cè)試設(shè)備的不同，假設(shè)沒(méi)有問(wèn)題，完成模擬測(cè)試所需的最短時(shí)間為 2 到 5 天。因此，遵循某些調(diào)試和優(yōu)化步驟至關(guān)重要，以減少符合EMV標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品開發(fā)的時(shí)間和成本。EMV 3.0模擬測(cè)試用例可在EMVCo網(wǎng)站上找到。

聚碳酸酯射頻功率

射頻功率測(cè)試用例TAB111.x.1.zrf（其中x = 1，2，3表示不同的參考PICC，zrf表示相對(duì)于原點(diǎn)的位置）是PCD設(shè)計(jì)必須通過(guò)的第一組測(cè)試用例。TAB111 的每個(gè)測(cè)試用例都有一個(gè) V。.MAX和 V最低以控制參考 PICC 的 J1 端口處直流電壓的允許范圍，如表 1 所示。該電壓表示PCD在指定位置產(chǎn)生的磁場(chǎng)的大小。通常，每個(gè)PICC的0cm和4cm測(cè)試位置是滿足V要求的關(guān)鍵情況。.MAX和 V最低分別。一旦PCD在4cm和0cm處通過(guò)，它就很難通過(guò)任何其他TAB111測(cè)試用例。通過(guò)這些測(cè)試主要需要優(yōu)化天線匹配網(wǎng)絡(luò)和電磁兼容性（EMC）濾波器設(shè)計(jì)。

天線設(shè)計(jì)優(yōu)化

除了PCD天線匹配設(shè)計(jì)指南中描述的一般指南外，本文檔還用于優(yōu)化一些重要的PCD天線線圈參數(shù)，以通過(guò)EMV 3.0 RF功率測(cè)試。

天線尺寸

簡(jiǎn)單圓形回路的磁場(chǎng)分布如圖1所示。從方程中，如果將H（x，r）相對(duì)于r進(jìn)行微分，則當(dāng)are = sqrt2x時(shí)，其一階導(dǎo)數(shù)等于零，這是天線尺寸選擇以最大化遠(yuǎn)距離功率的理論結(jié)論。對(duì)于EMV RF功率規(guī)格，x為4cm，因此，在相同的電流量下，最佳讀卡器線圈直徑為11.32cm，以在4cm處提供最高磁場(chǎng)（EMV測(cè)試用例TAB111.x.1.400）。

圖1.簡(jiǎn)單圓環(huán)的磁場(chǎng)分布，N1是匝數(shù)和 I1在環(huán)路中為電流。

圖2顯示了相同電流（1A）和匝數(shù)（N = 1）下不同尺寸線圈的磁場(chǎng)分布。它清楚地表明，在某些字段限制（H最低， H。.MAX） 在操作卷中，存在可能滿足此類限制的最小大小。這直接適用于ISO 14443等標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗囊?guī)格是根據(jù)磁場(chǎng)定義的。從圖2中的曲線和圖1中的方程都可以推斷，較小的線圈在從0到x的相同距離范圍內(nèi)總是傾向于具有更大的變化。這是因?yàn)轫?xiàng) H（x）/H（0） 隨著 r 的增加而單調(diào)遞減，當(dāng) r 變?yōu)闊o(wú)限時(shí)，H（x）/H（0） 達(dá)到其最小值，即 1。但是，EMV 電源測(cè)試用例試圖控制兩個(gè) H。.MAX和 H最低，PCD的挑戰(zhàn)通常是同時(shí)通過(guò)測(cè)試用例TAB111.x.1.40x最小和TAB111.x.1.000最大要求。由于EMV起源于ISO14443標(biāo)準(zhǔn)，在本應(yīng)用筆記中，H（x）/H（0）的上限大致通過(guò)H最低/H。.MAX在 ISO14443 中定義，即 （1.5A/m）/（7.5 A/m） = 0.2。因此，最小值可以通過(guò) H（r， x）/H（r， 0） = 0.2 得出，得到 r = 0.72x。假設(shè)這給出了最小的圓形線圈直徑為5.76cm，以滿足ISO14443。

對(duì)于NFC，非理想目標(biāo)會(huì)導(dǎo)致場(chǎng)分布變化以及負(fù)載效應(yīng)，從而影響通過(guò)PCD天線的源電流，因此即使天線尺寸小于5.76cm，也可以通過(guò)EMV功率測(cè)試。要通過(guò)天線尺寸低于6cm的所有EMV測(cè)試用例，還有其他挑戰(zhàn)。動(dòng)態(tài)功率控制（DPC）等智能射頻驅(qū)動(dòng)器控制技術(shù)可以減少射頻功率變化。

圖2.天線尺寸對(duì)磁場(chǎng)分布的影響。

對(duì)于EMV 3.0測(cè)試，由于EMVCo參考PICC的線圈尺寸有限，PCD-PICC天線對(duì)的互感研究比僅僅觀察沒(méi)有PICC目標(biāo)的磁場(chǎng)更有意義。圖3顯示了雙線圈系統(tǒng)的互感。如果線圈1（r1）的半徑是固定的，則在一定距離內(nèi)，存在線圈2的最佳半徑以達(dá)到最大互感?？紤]固定尺寸的參考PICC時(shí)，存在一個(gè)最佳的PCD尺寸，以優(yōu)化系統(tǒng)在4cm（EMV 3.0工作體積中定義的最遠(yuǎn)距離）處的互感。參考PICC為矩形，因此計(jì)算更加復(fù)雜。但是，仍然可以粗略估計(jì)，參考PICC4或PICC1天線（約2cm×8cm）使互感最大化為4cm的最佳PCD尺寸約為12cm×8cm。參考PICC4天線（約3.4cm×5.3cm），在5cm處最大化互感的最佳PCD尺寸約為9cm×7cm。因此，10cm x 8cm 左右的天線對(duì)于 EMV 3.0 來(lái)說(shuō)是一個(gè)實(shí)際的最佳尺寸。然而，對(duì)于可用面積較小的現(xiàn)代緊湊型PCD產(chǎn)品設(shè)計(jì)，通常只通過(guò)利用物理設(shè)備允許的面積來(lái)定義天線尺寸。

圖3.雙線圈系統(tǒng)的互感。

匝數(shù)

一旦確定了天線尺寸，另一個(gè)影響RF功率的設(shè)計(jì)變量是PCD天線的匝數(shù)。PCD線圈的電感與其匝數(shù)具有二階依賴性，而PCD-PICC對(duì)的互感則與PCD天線的匝數(shù)具有一階依賴性。因此，增加匝數(shù)通常會(huì)增加EVMCo測(cè)試的RF功率。然而，即使互感總是可以通過(guò)增加匝數(shù)來(lái)提高，饋入天線的電流也會(huì)同時(shí)下降，因?yàn)椋?/p>

任何NFC發(fā)送器，包括MAX32560中的NFC發(fā)送器，都不可能成為理想的恒流源。

PCD線圈的電阻損耗不容忽視，隨著匝數(shù)的增加，電阻損耗會(huì)顯著增加。

由于這個(gè)原因，以及最大RF功率的要求，存在最佳匝數(shù)以最好地滿足EMV 3.0的整體RF功率規(guī)格，并且該最佳匝數(shù)隨著給定尺寸的增加而減少。例如，假設(shè)尺寸為7cm×5cm的PCD天線實(shí)際上與MAX32560匹配，最佳匝數(shù)通常為3或4，具體取決于其他天線參數(shù)，如材料和附近的金屬物體。通常，合理的匝數(shù)會(huì)導(dǎo)致線圈的自感在0.5–3μH范圍內(nèi)。

其他天線參數(shù)

其他天線參數(shù)（包括基板材料和線圈走線寬度）會(huì)影響RF功率性能。例如，較寬的走線可降低天線的功率損耗，但會(huì)略微降低電感，從而降低與PICC目標(biāo)相關(guān)的互感。在材料方面，盡可能為金屬層選擇高導(dǎo)電性材料，為基板選擇介電損耗較低的材料是很簡(jiǎn)單的?，F(xiàn)在，將銅線用于NFC天線而不是印刷電路板變得越來(lái)越流行，因?yàn)樗粫?huì)遭受基板損耗，并且現(xiàn)代制造技術(shù)可以批量生產(chǎn)具有足夠好的精度和足夠低的成本的銅線線圈，以擊敗其PCB對(duì)應(yīng)物。此外，原型設(shè)計(jì)階段更方便地優(yōu)化天線幾何參數(shù)，從而減少設(shè)計(jì)時(shí)間和成本。

接近外部組件

在現(xiàn)代緊湊型NFC讀卡器設(shè)計(jì)中，有時(shí)不可避免地在天線附近具有金屬結(jié)構(gòu)，例如觸摸屏，鍵盤，接觸式IC卡讀卡器等。當(dāng)磁場(chǎng)通過(guò)金屬表面饋送時(shí)，金屬內(nèi)會(huì)感應(yīng)出與原始電流相反方向的渦流。這有效地減少了工作容積中的整體磁場(chǎng)。有三種常見的方法可以解決此問(wèn)題：

更改物理設(shè)計(jì)并調(diào)整附近金屬物體的距離和/或角度。

將鐵氧體片等可滲透屏蔽材料放置在天線和金屬表面之間。這在一定程度上防止了渦流，具體取決于鐵氧體的厚度、面積和位置。

在獨(dú)立條件下設(shè)計(jì)具有更高功率裕度的天線，以補(bǔ)償與附近的金屬物體結(jié)合使用時(shí)的功率衰減。

產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員必須仔細(xì)考慮RF性能、BOM成本和產(chǎn)品物理設(shè)計(jì)限制之間的權(quán)衡，以決定選擇哪種方法。

天線匹配條件優(yōu)化

一旦定義了天線，匹配的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)對(duì)于提供足夠的電流和最小化RF功率的反射至關(guān)重要。PCD天線匹配設(shè)計(jì)指南中已經(jīng)描述了與MAX32560進(jìn)行天線匹配的詳細(xì)指南。以下各節(jié)提供了其他設(shè)計(jì)考慮因素，以進(jìn)一步提高RF功率性能。

匹配點(diǎn)的選擇

存在最優(yōu) R火柴為外周中心提供最高的射頻功率。值得注意的是，該最佳點(diǎn)高于最優(yōu)R火柴在Tx驅(qū)動(dòng)器之后為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供最高功率（根據(jù)共軛匹配理論，等于有效的TXP到TXN輸出阻抗）。這是由于天線、網(wǎng)絡(luò)組件中的損耗以及路徑上的跡線損耗?？倱p耗越高，最優(yōu)R越大火柴是。建議選擇R火柴由于以下原因，略高于最佳點(diǎn)：

更高的R火柴減少了MAX32560 IC內(nèi)部產(chǎn)生的熱量，無(wú)需額外的熱設(shè)計(jì)考慮。

更高的R火柴顯著提高電源效率，從而延長(zhǎng)電池壽命。

增加 R火柴從最佳功率點(diǎn)僅略微降低RF功率，因此設(shè)置R火柴高于精確最優(yōu)匹配點(diǎn)是首選。

正是考慮到這些原因，PCD設(shè)計(jì)人員應(yīng)考慮熱量、能效和RF功率之間的權(quán)衡。對(duì)于MAX32560，6Ω至12Ω的匹配點(diǎn)是實(shí)際范圍，具體取決于天線設(shè)計(jì)和匹配電路的總損耗。

電磁兼容濾波器優(yōu)化

EMC濾波器的一般設(shè)計(jì)指南在PCD天線匹配設(shè)計(jì)指南中描述。為了進(jìn)一步提高RF功率，將濾波器截止頻率提高到26MHz會(huì)有所幫助。權(quán)衡是在EMC合規(guī)性和EMV信號(hào)完整性測(cè)試方面面臨更多挑戰(zhàn)，下一節(jié)將詳細(xì)介紹。EMC電感通常是PCD電路整體損耗的主要因素，因此較高的Q值電感會(huì)提升電流，從而增加RF功率?；蛘撸姼兄递^小且電感上具有相同的Q值也有助于降低阻性損耗。

在版圖設(shè)計(jì)過(guò)程中，建議匹配網(wǎng)絡(luò)的PCB上總走線長(zhǎng)度盡可能短。發(fā)射器輸出和EMC濾波器之間的距離是最關(guān)鍵的。這是由于MAX13的發(fā)送器輸出端存在56.32560MHz載波的諧波，以方波形式驅(qū)動(dòng)。長(zhǎng)走線增加了相鄰電路上電容和電感耦合的可能性，這可能導(dǎo)致EMC測(cè)試中的雜散輻射和傳導(dǎo)水平不合格。有關(guān)RF電路布局的一般建議，請(qǐng)參閱Maxim教程4636，避免ISM-RF產(chǎn)品中的PC布局“陷阱”。

圖4顯示了EMC電路的示例布局。MAX32560的發(fā)送器輸出從右側(cè)進(jìn)入，天線連接在左側(cè)。

圖4.EMC電路布局示例。

如圖4所示，Le 電感按照 Maxim 教程 4636“避免 ISM-RF 產(chǎn)品中的 PC 布局”陷阱“中的建議，彼此垂直對(duì)齊，以減少它們之間的耦合。但是，這些電感器可以將高諧波信號(hào)含量耦合到其他電路上，因此，如果設(shè)計(jì)能夠承受這些電感中由電感磁芯損耗引起的較低品質(zhì)因數(shù)（Q），則建議為這些元件使用屏蔽電感。如果與相鄰電路的物理隔離足夠，則可以使用非屏蔽電感，尤其是在需要更高電路品質(zhì)因數(shù)的情況下。

來(lái)自外周中心的加載效果

PCD-PICC系統(tǒng)的互感也會(huì)改變PCD天線的有效阻抗，特別是當(dāng)PICC靠近PCD時(shí)。匹配條件也會(huì)受到影響;對(duì)于正常的非對(duì)稱匹配，匹配點(diǎn)會(huì)轉(zhuǎn)移到更高的阻抗，因此有助于在較短的距離內(nèi)降低RF功率。這就是為什么可以突破圖1和圖2的理論尺寸限制的原因之一。

PICC負(fù)載效應(yīng)的一個(gè)非常重要的好處是，它提供了接收器處的場(chǎng)檢測(cè)（FD）電路可感知的變化。如AFE調(diào)諧指南中所述，這可以用作確定PICC位置的反饋，以便PCD可以動(dòng)態(tài)調(diào)整其設(shè)置以讀取卡并在不同位置和負(fù)載條件下通過(guò)EMV測(cè)試用例。

值得一提的是，通過(guò)FD電平進(jìn)行動(dòng)態(tài)功率控制可以進(jìn)一步最小化RF在一定距離內(nèi)向PICC輸送功率的變化。對(duì)于非對(duì)稱匹配，它需要復(fù)雜的固件算法，而對(duì)于對(duì)稱匹配，一個(gè)簡(jiǎn)單的負(fù)反饋決策算法就可以達(dá)到目的。負(fù)載效果主要由PCD和PICC天線決定，但EMC濾波器截止頻率也會(huì)影響加載效果的方向和強(qiáng)度。通常，較低的截止頻率會(huì)降低匹配點(diǎn)向較高阻抗的偏移。一旦截止頻率接近14MHz，它就開始反轉(zhuǎn)方向并成為對(duì)稱匹配。建議設(shè)計(jì)與MAX32560進(jìn)行非對(duì)稱匹配的PCD，因?yàn)樗哂虚L(zhǎng)距離RF功率的優(yōu)勢(shì)。

Q 調(diào)諧電阻

對(duì)于EMV合規(guī)性，并不總是需要更高的RF功率。一旦 TAB11 通過(guò) 4 厘米和邊緣從 V最低就足夠了，建議增加匹配網(wǎng)絡(luò)上的Q調(diào)諧電阻以降低功耗。這種做法不僅使?jié)M足V的要求變得更加容易。.MAX在0cm處，但也為接收器提供了更高的帶寬，并使EMV PICC到PCD接收器測(cè)試儀更容易通過(guò)?？?Q 應(yīng)選擇在盡可能低的值下選擇，該值仍通過(guò) 4cm 處的最小功率;Q的上限由發(fā)射信號(hào)完整性和接收器性能決定，這將在后面的章節(jié)中詳細(xì)闡述。

PCD 至 PICC 信號(hào)波形完整性

PCD轉(zhuǎn)PICC信號(hào)接口測(cè)試用例（TA121-TA128，TB121-TB127）.x.（2，3）.z00是電源測(cè)試用例通過(guò)后要執(zhí)行的第二組測(cè)試用例。至此，包括天線和匹配在內(nèi)的主要硬件設(shè)計(jì)已經(jīng)完成。但是，由于功率和信號(hào)完整性要求之間的權(quán)衡，很有可能需要調(diào)整和迭代才能通過(guò)這兩組測(cè)試。首先，鼓勵(lì)測(cè)試A型信號(hào)接口，因?yàn)锳型的調(diào)制指數(shù)固定為100%，如果硬件上存在固有問(wèn)題，則A型測(cè)試結(jié)果顯示出來(lái)。B型測(cè)試包括調(diào)制指數(shù)測(cè)試，這需要相對(duì)復(fù)雜的調(diào)諧過(guò)程，但它只涉及AFE設(shè)置軟件，大多數(shù)調(diào)制指數(shù)故障不是固有問(wèn)題，因此軟件最終可以將其調(diào)諧到合規(guī)條件。

Q值對(duì)PCD-PICC信號(hào)波形的影響

圖5顯示了A型PCD至PICC修改的米勒100%ASK波形。EMV 信號(hào)完整性測(cè)試要求符合 t1、t2、t3 和 t4 標(biāo)準(zhǔn)。t1和t2主要與米勒寬度有關(guān)，米勒寬度由MAX32560 IC自我保證。雖然t3和t4取決于PCD-PICC系統(tǒng)的整體Q值，但其上升沿和下降沿的壓擺率需要滿足t3控制的要求。

圖5.EMV 3.0 的參數(shù)定義，用于 A 型 PCD 到 PICC 接口波形信號(hào)完整性測(cè)試。

t3的可接受范圍為EMV0.1中定義的18–3.0μs。1.18μs的值對(duì)應(yīng)于16個(gè)載流子周期（fc).這意味著包絡(luò)需要在 90 個(gè)載波之前達(dá)到其全振幅的 16%。

整體Q值的調(diào)諧是RF功率與其ASK調(diào)制過(guò)渡沿的壓擺率之間的權(quán)衡。較高的Q值會(huì)增強(qiáng)PCD天線上的電流，但會(huì)增加t3。圖6顯示了將電路與理想天線模型匹配的示例的仿真結(jié)果，該模型具有三種不同的Q調(diào)諧電阻值。這種行為就像一階LR電路，即使PCD網(wǎng)絡(luò)是高階的，并且具有更復(fù)雜的階躍響應(yīng)方程。除 t3 外，t4 也有其規(guī)格，并且取決于整體 Q。如果t3或t4超過(guò)其上限，則可以以RF功率為代價(jià)將Q調(diào)諧電阻提高到較低的t3和t4。

圖6.失諧電阻RQ對(duì)A型100%ASK信號(hào)上升時(shí)間的影響。紅色：RQ = 2Ω，黃色：RQ = 5Ω，藍(lán)色：RQ = 10Ω。

PICC加載效應(yīng)對(duì)信號(hào)波形的影響

PICC的負(fù)載效應(yīng)會(huì)影響RF功率以及PCD至PICC信號(hào)波形。在某些情況下，負(fù)載效應(yīng)會(huì)顯著破壞匹配電路的電感-電容平衡，并引入更多不希望的振蕩行為。

圖7顯示了使用理想天線模型的示例匹配電路的仿真結(jié)果，其中三種不同的負(fù)載水平會(huì)影響有效天線電感。當(dāng)匹配條件被打破時(shí)，可以清楚地看到不希望的過(guò)沖。實(shí)際上，在將PICC放置在小于1cm的距離之前，不會(huì)發(fā)生如此嚴(yán)重的加載效果。在2種PICC和0種不同的線性載荷中，具有高線性載荷的PICC3在3cm處的載荷效應(yīng)最強(qiáng)，PICC2對(duì)PCD的載荷效應(yīng)最小。這是因?yàn)镻ICC13具有較小的天線，而PICC56在2.0MHz的載波頻率下諧振。因此，建議在其他位置和PICC之前檢查<>cm處的PICC<>高線性負(fù)載測(cè)試用例是否有過(guò)沖/下沖。如果不符合規(guī)范，有多種方法可以改進(jìn)：

匹配網(wǎng)絡(luò)重新設(shè)計(jì)：降低EMC濾波器的截止頻率有助于降低負(fù)載效應(yīng)。此外，匹配條件可以針對(duì)特定負(fù)載條件（例如，2cm處的PICC2高線性負(fù)載）進(jìn)行優(yōu)化，而不是針對(duì)卸載條件進(jìn)行優(yōu)化。在這種情況下，3cm和4cm處的波形略有不匹配，但在0cm處的偏差較小。

天線重新設(shè)計(jì)：增加天線尺寸和/或減少匝數(shù)有助于降低負(fù)載效應(yīng)，但是，考慮到RF功率，需要權(quán)衡。

產(chǎn)品物理設(shè)計(jì)調(diào)整：將實(shí)際的0cm參考平面稍微遠(yuǎn)離天線線圈平面是解決此問(wèn)題的另一種有用方法。這略微降低了在較遠(yuǎn)距離看到的功率。

圖7.嚴(yán)重負(fù)載效應(yīng)的影響。紅色：無(wú)負(fù)載效應(yīng)的匹配條件，黃色：天線有效電感變化200nH，藍(lán)色：天線有效電感變化400nH。

B 型 PCD 信號(hào)調(diào)制指數(shù)優(yōu)化

有關(guān) B 型 PCD 信號(hào)調(diào)制指數(shù)調(diào)諧和動(dòng)態(tài) AFE 配置的詳細(xì)信息，請(qǐng)參見 AFE 調(diào)諧指南。此外，如天線匹配設(shè)計(jì)指南中所述，可以優(yōu)化RXP和RXN之前的分壓電阻，以便在空載條件下最大化FD電平，但仍低于其飽和點(diǎn)（255）。這樣，它有助于增加FD電平的動(dòng)態(tài)范圍，并更容易分離索引步長(zhǎng)。對(duì)于EMV 3.0，與EMV 2.6相比，它增加了FD閾值陣列和AFE設(shè)置矩陣的規(guī)劃和設(shè)置的復(fù)雜性。建議在五個(gè)距離處預(yù)先記錄具有兩個(gè)不同線性載荷的三個(gè)PIC的FD水平。如圖 8 所示，繪圖有助于可視化將測(cè)試點(diǎn)劃分為不同的步驟索引組。在每個(gè)步驟索引組中，可以找到一個(gè)驅(qū)動(dòng)器低值，使該組中的所有測(cè)試點(diǎn)都通過(guò)EMV調(diào)制要求。由于 10%–14% 是可接受的范圍（不同的距離略有不同），因此將調(diào)制指數(shù)調(diào)整為 11% 或 12% 左右是最佳做法。通常，PCD對(duì)負(fù)載效應(yīng)越敏感，其調(diào)制指數(shù)在不同距離上的變化就越大，因此需要更多的分離。有益的是，更強(qiáng)的上樣效應(yīng)也增加了FD水平的范圍，從而允許更多的分離。

圖8.在五個(gè)不同距離處具有高線性和低線性負(fù)載的三個(gè) PICC 的一組 FD 值示例。

B型波形信號(hào)完整性

需要注意的是，其他B型波形測(cè)試最好在調(diào)制指標(biāo)測(cè)試通過(guò)后進(jìn)行。這是因?yàn)檎{(diào)制指數(shù)的變化也會(huì)影響這些測(cè)試用例。B型信號(hào)的上升沿/下降沿時(shí)序和信號(hào)完整性遵循與A型相同的規(guī)則，因此本節(jié)前面描述的過(guò)程也直接適用于B型波形。通常，如果PCD硬件已經(jīng)通過(guò)了A型信號(hào)完整性，它也通過(guò)了B型信號(hào)完整性。

外周中心殼轉(zhuǎn)PCD接收器性能

PICC-to-PCD信號(hào)接口測(cè)試用例（TA131-TA138，TB131-TB138）.x.1.zrf是繼RF功率和PCD波形信號(hào)完整性測(cè)試用例通過(guò)后執(zhí)行的第三組測(cè)試用例。盡管這組測(cè)試用例的執(zhí)行和調(diào)試花費(fèi)的時(shí)間最多，但調(diào)優(yōu)過(guò)程主要與固件設(shè)置有關(guān)，不太可能發(fā)現(xiàn)有必要更改PCD的硬件設(shè)計(jì)。接收機(jī)的大多數(shù) AFE 設(shè)置詳細(xì)信息已在 AFE 調(diào)諧指南中描述，在本文檔中，提到了 EMV 3.0 的一些其他注意事項(xiàng)。

PCD 接收器靈敏度

PCD接收器的接收器靈敏度主要由PCD提供的13.56MHz載波的相位噪聲決定。這是因?yàn)槠渌肼曉矗ㄈ鐭嵩肼暎┮蛶讉€(gè)數(shù)量級(jí)。穩(wěn)定的低抖動(dòng)NFC時(shí)鐘源（晶體振蕩器）頻率為27.12MHz，對(duì)于確保PCD具有良好的接收器靈敏度至關(guān)重要。如果相位噪聲在距載波的124kHz偏移處低于-848dBc/Hz，則可以使用頻譜分析儀在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)諧時(shí)檢查載波的相位噪聲，而無(wú)需輪詢;對(duì)于MAX32560來(lái)說(shuō)應(yīng)該足夠了。135厘米處的TA/TB2和136厘米處的TA/TB4是檢查EMV 3.0靈敏度是否足夠的最佳測(cè)試用例位置。

接收器性能的硬件注意事項(xiàng)

PCD的總Q值決定了其工作帶寬。如果Q值過(guò)高，848kHz符號(hào)速率的調(diào)制PICC至PCD信號(hào)可能會(huì)降低。但是，由于PCD信號(hào)波形完整性測(cè)試已經(jīng)保證了Q值在合理范圍內(nèi)，因此此時(shí)由于接收器性能而必須進(jìn)一步降低PCD品質(zhì)因數(shù)的可能性較小。

此外，Rx鏈上的分壓電阻應(yīng)設(shè)置為在空載條件下可以觀察到合理的大FD電平的值，并且最好不要在任何感興趣的負(fù)載條件下飽和。通過(guò)這種方式，它有助于提高饋入接收器的信號(hào)強(qiáng)度。但是，此步驟應(yīng)該在Tx B型調(diào)制指數(shù)優(yōu)化期間已經(jīng)完成。

接收器AFE設(shè)置的固件調(diào)整

動(dòng)態(tài)固件接收機(jī)設(shè)置調(diào)諧的詳細(xì)過(guò)程在PCD AFE調(diào)諧指南中描述。在收集具有非線性負(fù)載的三個(gè)PICC的FD水平數(shù)據(jù)后，可以進(jìn)行類似的FD水平步驟指標(biāo)劃分規(guī)劃，類似于圖8的圖有助于可視化EMV 3.0中所有感興趣的測(cè)試用例的整體FD水平分布。需要注意的是，對(duì)于每個(gè)位置和PICC都有四種不同的接收器測(cè)試用例，對(duì)于A型和B型協(xié)議，具有不同的負(fù)載調(diào)制（最小正，最大正，最小負(fù)和最大負(fù)）。優(yōu)化觸發(fā)級(jí)別 A 和觸發(fā)級(jí)別 B 以及其他動(dòng)態(tài) AFE 設(shè)置至關(guān)重要，尤其是在具有挑戰(zhàn)性的位置。

互操作性測(cè)試

盡管互操作性測(cè)試與EMV模擬測(cè)試是分開的，但從技術(shù)上講，它可以被視為EMV模擬PICC-PCD接收器性能測(cè)試的擴(kuò)展。不同之處在于，目標(biāo)PICC是市場(chǎng)上的移動(dòng)卡仿真設(shè)備，而不是EMVCo參考PICC。操作量在覆蓋的位置略有不同。通常，通過(guò)EMVCo模擬測(cè)試的PCD幾乎應(yīng)該自動(dòng)通過(guò)互操作性測(cè)試。這是因?yàn)镋MV3.0的升級(jí)試圖覆蓋市場(chǎng)上不同EMV兼容的PICC靶標(biāo)的所有可能極端情況?；ゲ僮餍詼y(cè)試包括移動(dòng)設(shè)備的集合。這些測(cè)試設(shè)備通常根據(jù)EMVCo的方向交換，并且在不同地區(qū)的測(cè)試實(shí)驗(yàn)室中可能有所不同。如果在互操作測(cè)試中存在具有挑戰(zhàn)性的情況，建議在優(yōu)化動(dòng)態(tài)接收器AFE設(shè)置時(shí)與模擬接收器測(cè)試用例一起考慮。

總結(jié)

還有一些其他測(cè)試用例，如位電平編碼信號(hào)接口測(cè)試，由MAX32560 IC及其捆綁固件自我保證，不需要任何額外的設(shè)計(jì)考慮。建議的測(cè)試和調(diào)試過(guò)程如下：

PCD 到外周通中心射頻功率測(cè)試

A型Tx信號(hào)完整性測(cè)試

B型Tx調(diào)制指數(shù)，然后是其他信號(hào)完整性測(cè)試

外周轉(zhuǎn)PCD Rx試驗(yàn)，包括A型和B型

為了在設(shè)計(jì)和優(yōu)化迭代過(guò)程中節(jié)省時(shí)間，在實(shí)現(xiàn)相當(dāng)好的PCD硬件設(shè)計(jì)和固件設(shè)置之前，可以先執(zhí)行4cm和0cm等極端情況。

審核編輯：郭婷