第一章NFC概述
1.1 NFC 技术概述
NFC的产生是在射频技术的发展之上演变而来的，它在单一的芯片上结合点对点、感应式卡片和读卡器的功能模式，能向下兼容非接触式射频卡并进行数据交换。这些年来，NFC技术的发展非常迅速。它与射频技术不同之处在于，NFC在通信时有双向的识别和连接的特点，其载波频率也是在13.56MHZ，工作距离在10里面范围左右。MFC在ISO 18092、ECMA 340和ETSI TS 102 190标准的促进和发展下，同时也适合ISO 1443 A和B己经非接触式Felica智能卡的架构。即使NFC的通信距离只有10CM左右，但是其釆用了独特信号衰减技术，与传统的射频通信技术相比较而言，它拥有了通信带宽高、安全性好和低功耗的特点。NFC作为消费时的一种媒介，与红外线传输和blue tooth传输技术相比较更加安全和操作更加简单。因此NFC在财务信息的交换和个人重要信息的交流中相对于blue tooth技术得到了更加广泛的认可和使用，但是因为blue tooth的通信距离较NFC而言比较远，所以blue tooth技术在这一点上可以弥补NFC的不足。因此blue tooth和NFC技术合作使用带来了更多的方便和可靠性。实际上，因为MFC协议可以引导两台blue tooth设备配对的过程，所以从某种程度上说，MFC的出现促进了 blue tooth技术地使用。
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1.2NFC标签工作原理
NFC工作时，载波的频率13.56MHz，传输距离在5cm-10cm之间。NFC电子标签可以分为无源和有源两种模式，有源电子标签在通信的过程中可以产生磁场以此来和应答器的磁场稱合相互通讯，也就是利用自身产生的磁场来提高载波信号的传输速率和传输距离。本文设计的是一种无源NFC电子标签接收机的电路。标签通过自身的天线从阅读器发射的磁场中通过稱合获取能力和信息。现在市场上研发设计NFC芯片的公司也有很多。像NXP、Infineon、ST、SAMSUNG、BROADCOM、INSIDE SECURE、MSTAR 等。他们的研发和竞争使得 MFC技术得到了迅速的发展，使得NFC的应用更快更普遍的走到了人们的生活之中。对于NFC方面研宄的论文和文献，现在全世界发表的有很多。但大多数是关于NFC概念和应用方面的，对于NFC技术方面的论文就相对而言比较少。主要是在ASSCC会议、ISOCC会议和ESSCIRC会议上发表。关于专利和文献还有很多，在此就不做详细的介绍了。在MFC这些产业巨头的带动下，中国的NFC产业和研宄的发展也日益庞大起来。2006年由NXP和诺基亚于中国移动厦门分公司合作正在厦门实行了厦门易通卡的实验，这是中国第一次使用MFC手机支付[4]。中国政府还专门成立的NFC研究小组，中国移动公司和中国银联合资有意发展中国的MFC快捷支付系统14]。我们相信NFC在中国一旦得到政府和政策的支持，将会迅速地发展起来，中国的市场将大规模的开发NFC产品⑷。
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第二章接收机系统分析与设计
2.1接收信号幅度
接收机接收到的信号幅度即为天线线圈感应到的信号幅度，它是由发射机发射功率和标签的天线的稱合系数来决定的。因为天线接收到的信号的幅度决定了后面滤波、阻抗匹配和比较放大电路的参数，而接收到的磁场的强度有确定的数值，所以分析天线线圈的稱合系数是有必要的。负峰切割失真又叫底部切割失真，它是因为检波器的直流负载阻抗与交流负载阻抗不相等，并且调幅信号的幅度太大引起的对于本次设计的标签芯片接收的100%调幅信号而言，由于信号幅度很大，所以信号通过包络检波器后肯定会发生负峰切割失真,但并不改变解调结果，这里就不再考虑该失真的影响。
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2.2接收机设计指标
接收机的线性度决定了接收机能接收的信号的最大幅度。在一般的通信系统中通常会存在多个用户，所以会存在信道外的干扰。一般的做法是在信号进来以后通过一个带通滤波器，让带通滤波器来选择所需要的频带，然后把信道的选择交给接收机的后级[4]。但是本文设计的NFC标签的应用场合不存在多个用户的情况，而且通信距离只在3cm到5cm之间，所以对于载波信号是一个13.56MHZ的幅度在IV到5V左右的信号强过所有存在的干扰源。对于强幅度的载波信号，线性度的大小关系到了相干解调的输入动态范围，这个范围主要由采样开关的线性度和第一级带通放大器的输入动态范围⑷。当输入载波信号幅度明显超过输入动态范围的情况下，电路会产生很强的非线性，交调作用可能阻塞掉旁边的弱信号⑷。在本次的解调电路中选择了较容易实现的包络检波结构。接收机的输出要量化为数字信号。输出的数字信号的位长与原始数据不可能完全相同，量化的数据能不能被数字处理部分正确的采样和识别，取决于量化后的数位信号与基带信号的误差，若误差超过40%，则量化数据不能正确被识别。
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第三章解调电路设计和仿真....... 19
3.1包络检波器以及低通滤波电路设计....... 19
3.2高通滤波器设计....... 20
3.3电压跟随器....... 21
3.4迟滞比较器....... 23
3.5完整的解调电路仿真结果....... 26
第四章电源管理电路设计和仿真....... 28
4.1整流电路设计及仿真....... 28
4.2基准电路设计及仿真....... 29
4.3误差放大器设计及仿真....... 33
4.4 ESR补偿的LDO稳定性分析....... 35
4.5密勒补偿的LD0稳定性分析....... 37
4.6本文设计的补偿电路 .......39
4.7 LDO电路仿真分析 .......40
第五章展望与总结....... 44
5.1 总结 .......44
5.2展望 .......45
第四章电源管理电路设计和仿真
4.1整流电路设计及仿真
整流电路主要包括两种。一种是半波整流电路，一种是全波整流电路。半波整流电路由于电路过于简单，因此整流效果太低。本文设计采用的全波整流电路，因为载波的幅度很大，所以整流电路需要有很好的耐压性，所以选择了 NMOS栅交叉全波整流电路。下图为NMOS栅交叉全波整流的电路图5.1: 其中Vm为载波信号的峰值电压，Vth为NMOS管的阈值电压这样最小输入电压可以小于2Vth，输出直流电压大于3Vth。对于幅度变化很大的载波信号，选择NMOS栅交叉全波整流电路是合适的。当antenl电压升高时，M4和Ml打开，M3和M2关闭。M4将anten2的电压释放，Ml组成的二极管连接方式将antenl波形进行整形，然后存储在电容CL中。当anten2的电压升高时，M3管和M2管导通，M4管和Ml管截止。将antenl的电压释放，M2组成的二极管连接方式将anten2波形进行整形，然后存储在电容CL中。电容CL通过存储电荷来稳定电压，以此来产生直流电压，所以为了满足100%调制信号在载波暂停时电路电压的需求，电容CL要尽可能取的大一些。
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结论
本次设计是针对调制幅度为100%的传输速率为106Kbit/s的NFC电子通信标签接收机中解调电路和电源产生电路的设计。虽然在学习和研宄的过程中下了很多的功夫，但电路的设计上总是会存在很多的问题。比如在电源电路的设计中，功耗的考虑即不是那么的周全，电路的过流和过温保护由于时间的问题只能由实验组剩下的学弟学妹来完成。总的来说在论文的研究、学习和撰写的过程中还是学到了很多东西。首先，了解并认识了 NFC这种新型的通信方式。NFC以其自身通信快速、稳定、安全的特点，正在逐步的走向人们的生活。本次设计针对NFC无源电子标签接收机中的解调电路和电源产生电路设定了方案。因为调试信号经过天线耦合放大后的幅度达到1V-5V左右，所以在解调电路中直接选择了包络检波的方式，为了过滤解调后的基带信号中高频的杂量，精心设计了低通滤波电路。为了能是基带信号的量化误差最小，设计了单位增益跟随器，并设计通过跟随器3dB的带宽进一步滤除高频分量，并在量化的过程中选择了迟滞比较器。因为调制信号幅度变化比较大，经过整流电路后电压高于1.8V，所以为了获得稳定的电源，并能更好的抑制电源纹波，在电源产生电路上选择了 LDO电路。为了减小噪声的干扰，在基准电路的设计中选择了斩波技术。为了能是LDO形成的负反馈电路更加的稳定，在误差放大器的增益级和LDO的输出级之间插入了缓冲器。为了能使LDO环路的带宽较好，在缓冲器的密勒补偿电容上传来了一个小电阻，以此来形成零点，达到对主极点的补偿。完成这所以的设计后，也让我在设计IC电路时对电路结构和考虑IC设计八边形规则上有了更多的认识和体会。
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参考文献（略）