Antenna Design for Contactless IC Card Applications
Kukkonen, Kalle (2010)
Tiivistelmä
Contactless integrated circuit cards are one form of application of radio frequency identification. They are used in applications such as access control, identification, and payment in public transport. The contactless IC cards are passive which means that both the data and the energy are transferred to the card without contact using inductive coupling.
Antenna design and optimization of the design for contactless IC cards defined by ISO/IEC14443 is studied. The basic operation principles of contactless system are presented and the structure of contactless IC card is illustrated. The structure was divided between the contactless chip and the antenna. The operation of the antenna was covered in depth and the parameters affecting to the performance of the antenna were presented. Also the different antenna technologies and connection technologies were provided.
The antenna design process with the parameters and the design tools isillustrated and optimization of the design is studied. To make the design process more ideal a target of development was discovered, which was the implementation of test application. The optimization of the antenna design was presented based on the optimization criteria defined in this study. The solution for the implementation of these criteria and the effect of each criterion was found. For enhancing the performance of the antenna a focus for future study was proposed. Kontaktittomat sirukortit ovat yksi RFID teknologian sovellusala. Kontaktittomia sirukortteja käytetään mm. kulunvalvonnassa, henkilöllisyyden tunnistamisessa ja julkisen liikenteen maksuvälineenä. Kontaktittomat sirukortit ovat toiminnaltaan passiivisia mikä tarkoittaa, että data ja energia molemmat siirretään kortille kontaktittomasti induktiiviseen kytkeytymisen avulla.
Työssä tutkittiin ISO/IEC 14443 standardiin perustuvien kontaktittomien sirukorttien antennisuunnittelua ja sen optimointia. Kontaktittoman järjestelmän perustoimintaperiaatteet sekä kontaktittoman sirukortin rakenne esiteltiin. Rakenne jaettiin kontaktittomaan siruun ja antenniin. Antennin toiminta käsiteltiin perusteellisesti ja antenniin toimintaan vaikuttavat parametrit tuotiin esille. Myös eri antennitekniikat ja liitostekniikat käsiteltiin tässä työssä.
Työssä selvitettiin antennisuunnitteluprosessi parametreineen ja suunnittelutyökaluineen. Antennisuunnittelun kehittämiseksi löydettiin kehittämiskohde, joka oli testaussovelluksen toteuttaminen. Antennisuunnittelun optimointi esitettiin työssä määritettyjen optimointikriteerien avulla. Työn tuloksena löydettiin ratkaisu optimointikriteerien toteuttamiseen sekä selvitetiin kriteetien vaikutus antennin toimintaan. Antennin suorityskyvyn parantamista varten voitiin määritellä lisätutkimuskohde.
Antenna design and optimization of the design for contactless IC cards defined by ISO/IEC14443 is studied. The basic operation principles of contactless system are presented and the structure of contactless IC card is illustrated. The structure was divided between the contactless chip and the antenna. The operation of the antenna was covered in depth and the parameters affecting to the performance of the antenna were presented. Also the different antenna technologies and connection technologies were provided.
The antenna design process with the parameters and the design tools isillustrated and optimization of the design is studied. To make the design process more ideal a target of development was discovered, which was the implementation of test application. The optimization of the antenna design was presented based on the optimization criteria defined in this study. The solution for the implementation of these criteria and the effect of each criterion was found. For enhancing the performance of the antenna a focus for future study was proposed.
Työssä tutkittiin ISO/IEC 14443 standardiin perustuvien kontaktittomien sirukorttien antennisuunnittelua ja sen optimointia. Kontaktittoman järjestelmän perustoimintaperiaatteet sekä kontaktittoman sirukortin rakenne esiteltiin. Rakenne jaettiin kontaktittomaan siruun ja antenniin. Antennin toiminta käsiteltiin perusteellisesti ja antenniin toimintaan vaikuttavat parametrit tuotiin esille. Myös eri antennitekniikat ja liitostekniikat käsiteltiin tässä työssä.
Työssä selvitettiin antennisuunnitteluprosessi parametreineen ja suunnittelutyökaluineen. Antennisuunnittelun kehittämiseksi löydettiin kehittämiskohde, joka oli testaussovelluksen toteuttaminen. Antennisuunnittelun optimointi esitettiin työssä määritettyjen optimointikriteerien avulla. Työn tuloksena löydettiin ratkaisu optimointikriteerien toteuttamiseen sekä selvitetiin kriteetien vaikutus antennin toimintaan. Antennin suorityskyvyn parantamista varten voitiin määritellä lisätutkimuskohde.