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法]Dominique Paret 著

圖書標籤:

• NFC
• 天綫
• 射頻設計
• 無綫通信
• 嵌入式係統
• 電路設計
• 電子工程
• 高頻電路
• 天綫理論
• NFC設備

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齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111589464

商品編碼：27919512384

包裝：平裝-膠訂

齣版時間：2018-04-01

基本信息

書名：NFC設備設計寶典：天綫篇

定價：69.00元

作者：法]Dominique Paret

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2018-04-01

ISBN：9787111589464

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版次：1

裝幀：平裝-膠訂

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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天綫是近場通信（NFC）設備中的關鍵部件。本書從理論和實踐的角度，對NFC設備不同種類天綫的設計技術從標準層麵到實際匹配層麵都進行瞭詳細講解，並給齣瞭大量實用數據，對於NFC設備的研發設計與調試有較強的指導意義。

目錄

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譯者序
原書前言
第１ 部分 背 景
第１ 章 迴顧ＮＦＣ 設備天綫設計的約束條件 ２
１. １ 規範性約束 ３
１. １. １ 從發起者到接收者的上行鏈路 ３
１. １. ２ 從接收者到發起者的下行鏈路 ４
１. １. ３ 非接觸式標準與ＮＦＣ 設備天綫 ５
１. １. ４ 技術 ６
１. １. ５ “ＮＦＣ Ｆｏｒｕｍ 設備” 和“ＮＦＣ Ｆｏｒｕｍ 標簽” ７
１. １. ６ ＮＦＣ Ｆｏｒｕｍ 設備通信的“模式” ８
１. １. ７ ＮＦＣ Ｆｏｒｕｍ 設備的角色 ９
１. １. ８ 注意虛假廣告 １０
１. ２ 監管約束 １０
１. ２. １ ＲＦ 法規 １０
１. ３ ＮＦＣ 市場的規範 １１
１. ４ ＮＦＣ 技術規範 １１
１. ４. １ 應用成果及其直接約束 １２
１. ５ 天綫設計應用約束 １５
第２ 章 ＮＦＣ 內部原理的介紹和概述 １６
２. １ “非接觸式” 的物理基礎與ＮＦＣ １６
２. １. １ 傳播和輻射的現象 １６
２. １. ２ 場與空間區域的分類 １６
２. １. ３ 空間區域 １６
２. １. ４ 遠場: ｒ >> λ /２π (Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ 區) １７
２. １. ５ 中場: ｒ≈λ (Ｆｒｅｓｎｅｌ 區) １７
２. １. ６ 近場: ｒ << λ /２π (Ｒａｙｌｅｉｇｈ 區) 和ＮＦＣ 的起點 １７

２. １. ７ 非接觸式. ＲＦＩＤ 和ＮＦＣ 應用的注釋說明 １７
２. ２ ＮＦＣ 的概念 １８
２. ２. １ Ｂｉｏｔ￣Ｓａｖａｒｔ 定律 １９
２. ２. ２ 圓形天綫軸上一點的場Ｈ １９
２. ２. ３ 作為“ｄ” 一個函數的場Ｈ 的衰減 ２１
２. ２. ４ 矩形天綫的軸上一點的場Ｈ ２２
第２ 部分 ＮＦＣ 設備天綫的方案與設計
第３ 章 發起者天綫: 具體計算 ２５
３. １ 介紹 ２５
３. １. １ 這裏有一些發起者..還有一些發起者 ２５
３. ２ 發起者天綫的設計(不考慮外部環境的影響) ２６
３. ２. １ 操作模式 ２７
３. ２. ２ 扼要概述 ２８
３. ２. ３ 集成電路的選擇 ３５
３. ２. ４ 法律約束方麵與ＥＭＣ 汙染 ３８
３. ２. ５ ＥＭＣ 濾波 ３９
３. ２. ６ 接收者的選擇和其閾值Ｈ＿ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ４８
３. ２. ７ 發起者天綫的電感值的確定 ４９
３. ２. ８ 簡單天綫 ５４
３. ２. ９ 天綫阻抗匹配電路 ５８
３. ２. １０ 計算發起者天綫綫圈中的電流 ６１
３. ２. １１ 總結和舉例 ６３
３. ２. １２ 模擬 ６５
３. ２. １３ 天綫輻射場Ｈ 的值 ６７
３. ２. １４ 工作距離的計算與取值 ６８
３. ３ 發起者天綫的大品質因數質量係數Ｑ ６９
３. ３. １ Ｑ 和場的截止 ６９
３. ３. ２ 在ＩＳＯ 字段 ７１
３. ３. ３ 在應用中測量Ｑ ７２
３. ３. ４ 應用中帶寬的測量 ７３
３. ４ 關於發起者過程的簡要手冊 ７４
第４ 章 發起者天綫的應用實例 ７６
４. １ 大天綫 ７６
４. １. １ 在“卡仿真￣有電池” 模式下與單ＮＦＣ 設備通信 ７６
目 錄 Ⅸ
４. １. ２ 在“標簽￣無電池” 模式下與多個ＮＦＣ 設備通信 ７７
４. ２ 單設備中的大天綫 ７７
４. ２. １ 接收者的機械格式 ７７
４. ２. ２ “形狀因子” 和接收者的天綫尺寸 ７７
４. ２. ３ 操作時需要的應用距離 ７８
４. ２. ４ 估計由於距離或工作範圍所産生的“負載效應” ７８
４. ２. ５ 環境(銅、鐵氧體、電池等) ７８
４. ２. ６ 說明我們建議的幾個措施 ７８
４. ２. ７ 接收者必要的Ｈ＿ｄ 場 ８０
４. ２. ８ 發起者的天綫級創建所必需的Ｈ＿０ ８０
４. ２. ９ 功率Ｐ ８１
４. ２. １０ 場Ｈ. 必須由特定接收者的發起者生成 ８１
４. ２. １１ 發起者的定義: 讀取器“著陸區域” 的格式
(放置接收者的區域) ８１
４. ２. １２ 應用“係統” 注意事項 ８１
４. ２. １３ 直接驅動天綫的商用集成電路 ８２
４. ２. １４ ｂｏｏｓｔｅｒ 放大器 ８３
４. ２. １５ 逆調製值的問題 ８６
４. ３ 多天綫中的大型天綫 ８７
４. ３. １ 同步模式(暫時非復用) ８７
４. ３. ２ 暫時多路復用模式 ８８
４. ４ 多設備中的大型天綫 ９０
４. ５ 發起者的其他示例 ９１
第５ 章 接收者和標簽的天綫: 詳細計算 ９４
５. １ 簡介: 接收者 ９４
５. ２ ＮＦＣ Ｆｏｒｕｍ 標簽 ９５
５. ２. １ “技術子集” ９５
５. ３ 天綫接收者/標簽問題介紹 ９７
５. ３. １ 接收者/標簽的調諧 ９７
５. ３. ２ 電感Ｌ ９８
５. ３. ３ 電容Ｃ ９８
５. ３. ４ 應用領域和額外功能的使用 １０１
５. ４ 好的天綫尺寸 １０３
５. ４. １ 接收者天綫的尺寸 １０３
５. ４. ２ ＩＳＯ 接收天綫類彆的應用示例 １０５
Ⅹ ＮＦＣ 設備設計寶典: 天綫篇
５. ５ ＮＦＣ 接收者和標簽的工藝特性 １０９
５. ５. １ ＮＦＣ 接收者使用的集成電路數據規範 １０９
５. ５. ２ 外置電容的數據規範 １１０
５. ５. ３ 天綫技術的工業數據規範 １１０
５. ５. ４ 技術要點 １１０
５. ５. ５ 保證無綫供電的接收者的天綫綫圈小數量的估算 １１３
第６ 章 接收者天綫設計的詳細示例 １１４
６. １ 小天綫的情況 １１４
６. １. １ ４、５、６ 類或相近的示例 １１５
６. １. ２ ５ 類天綫設計示例 １１５
６. １. ３ 舉例 １１８
６. １. ４ ６ 類天綫的設計示例 １２１
６. ２ 非常小的天綫的情況 １２５
６. ２. １ １１、１２、１３ 類天綫的設計示例 １２５
６. ３ 大型ＮＦＣ 天綫或標簽: Ａ４ 格式 １３３
６. ３. １ 在馬拉鬆和鐵人三項運動中應用ＮＦＣ 號碼比賽服 １３３
６. ３. ２ ＮＦＣ 標簽的技術特性 １３４
６. ４ 特彆大的天綫的情況: Ａ３ 格式天綫 １３５
６. ４. １ 大型天綫的內容與技術框架 １３５
６. ４. ２ 傳統概念 １３５
６. ４. ３ ４ 天綫網絡示例 １４０
６. ４. ４ 等式的簡化 １４２
第７ 章 發起者—接收者天綫對及其耦閤 １５４
７. １ 電路與耦閤 １５５
７. １. １ 互感 １５５
７. １. ２ 完全互感 １５７
７. １. ３ 不完全的互感 １５７
７. １. ４ 耦閤係數ｋ １５９
７. ２ 通過互感耦閤的調諧電路 １６１
７. ２. １ 為什麼說“幾乎” １６１
７. ２. ２ 耦閤指數ｎ １６２
７. ２. ３ 小結 １６３
７. ３ 調諧到相同頻率的同相耦閤電路 １６４
７. ３. １ 轉換函數 １６４
７. ３. ２ 轉移係數Ｋｔ １６５
目 錄 Ⅺ
７. ３. ３ 主要參數總結 １６６
７. ３. ４ 當頻率臨近諧振頻率的操作 １６８
第８ 章 發起者—接收者耦閤和負載效應 １８０
８. １ 由耦閤所導緻的負載效應 １８０
８. ２ 耦閤調諧天綫的主電流 １８１
８. ２. １ 發起者. 無負載(磁場中不存在接收者) １８１
８. ２. ２ 發起者磁場中存在負載(接收者) 的情況 １８２
８. ２. ３ 環境因素對Ｒ２ 的影響 １８４
８. ３ 一些改進想法 １８４
８. ４ 負載效應 １８６
８. ４. １ 定義和解釋 １８６
８. ４. ２ 負載效應中涉及的參數 １８７
８. ４. ３ 工作距離的變化以及因此産生的耦閤情況的變化 １８９
８. ４. ４ 磁耦閤及其後果 １８９
８. ４. ５ 發起者的要求: 對接收者遠程供電的電源的負載效應 １８９
８. ４. ６ 發射磁場的質量 １９０
８. ４. ７ 耦閤係數和負載效應的例子 １９５
８. ４. ８ ＮＦＣ 中的分流電路 ２００
８. ５ 如何進行一個ＮＦＣ 項目 ２０４
總 結
參考文獻 ２１１

作者介紹

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文摘

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序言

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NFC設備設計寶典：天綫篇 內容概述 《NFC設備設計寶典：天綫篇》是一本麵嚮射頻工程師、嵌入式係統開發者、産品設計師以及對NFC技術有深入研究需求的專業人士的實踐性指南。本書專注於NFC設備設計中至關重要的天綫部分，從基礎理論到實際應用，再到優化與調試，為讀者提供瞭一套係統、詳盡的解決方案。本書的目標是幫助讀者理解NFC天綫的核心原理，掌握天綫設計、選型、布局、仿真以及性能測試的關鍵技術，從而能夠獨立完成高質量NFC設備的研發，規避常見的工程難題，提升産品競爭力。 本書的獨到之處 本書最大的特點在於其高度的實踐導嚮性。作者結閤瞭多年的NFC天綫設計與開發經驗，深入淺齣地剖析瞭NFC天綫設計中的每一個關鍵環節。不同於市麵上許多理論性過強的書籍，《NFC設備設計寶典：天綫篇》將理論與實際緊密結閤，提供瞭大量的工程案例、設計實例、實測數據和調試技巧，讓讀者能夠快速將所學知識應用於實際項目中。本書不迴避實際設計中遇到的復雜問題，例如與PCB布局的相互影響、金屬和人體等近場乾擾的抑製、小型化設計下的性能權衡等，並為這些問題提供瞭切實可行的解決方案。 核心章節解析 第一部分：NFC天綫基礎理論與原理 NFC技術概覽與天綫角色： 本章首先簡要迴顧NFC技術的應用場景（如支付、門禁、數據交換等），並著重闡述瞭天綫在NFC通信中的核心作用。讀者將理解天綫如何負責産生和接收射頻磁場，以及其性能直接決定瞭NFC設備的通信距離、穩定性和功耗。 電磁場基礎與近場通信原理： 深入講解與NFC天綫設計相關的電磁場基本概念，包括磁場強度、感應耦閤、互感等。重點解析近場通信（Near Field Communication）與遠場通信（Far Field Communication）的區彆，強調NFC主要依賴於近場磁場耦閤進行通信，這意味著天綫的設計需要考慮與目標設備的近距離耦閤效率，而非遠距離輻射效率。 電感與天綫耦閤： 詳細闡述NFC天綫本質上是一個電感綫圈，以及其工作原理。本章會講解不同形狀、尺寸和匝數的綫圈如何影響電感值、品質因數（Q值）和自諧振頻率（SRF）。同時，深入探討瞭兩個NFC天綫之間（即讀卡器天綫與標簽天綫）的耦閤機理，這是實現穩定通信的關鍵。 第二部分：NFC天綫的設計與選型 天綫結構類型與特點： 介紹當前主流的NFC天綫結構，包括但不限於環形天綫（Loop Antenna）、螺鏇天綫（Spiral Antenna）和PCB跡綫天綫（PCB Trace Antenna）。對於每種結構，都會分析其在不同應用場景下的優缺點，例如體積、成本、性能、安裝便利性等，幫助讀者根據産品需求做齣最優選擇。 天綫參數分析與設計考量： 詳細解析影響天綫性能的關鍵參數，如電感值、Q值、SRF、帶寬、諧振匹配等。本章會指導讀者如何根據NFC芯片的要求（如通信頻率、驅動能力、匹配網絡）來確定所需的天綫參數，並提供計算和估算的方法。 PCB天綫設計實踐： 重點講解如何在PCB闆上設計NFC天綫。這包括PCB闆的材質選擇、銅層厚度、走綫寬度、間距、形狀以及與周邊元件的隔離等。本書將提供一係列實際的PCB天綫設計模闆和布局建議，幫助讀者避免因PCB設計不當導緻的天綫性能下降。 外部天綫選型與集成： 對於需要外置天綫的設備，本章會指導讀者如何選擇閤適的外部NFC天綫。這包括評估天綫製造商提供的規格參數，理解不同天綫（如陶瓷天綫、PCB天綫模塊）的適用性，以及如何進行有效的集成，確保天綫與設備外殼、內部電路的兼容性。 第三部分：天綫性能優化與仿真 阻抗匹配技術： 詳細闡述阻抗匹配在NFC天綫設計中的重要性，並介紹多種阻抗匹配方法，包括使用Lumped Elements（集總元件）、Transmission Line Matching（傳輸綫匹配）等。本章將提供匹配電路的設計步驟和計算公式，並強調匹配網絡的穩定性和寬帶性。 EM仿真軟件應用： 深入講解如何利用電磁仿真軟件（如Ansys HFSS, CST Studio Suite等）進行NFC天綫的設計和分析。本章將提供實際的仿真模型建立、參數掃描、結果分析（如S參數、遠場/近場輻射圖、阻抗特性）的教程，幫助讀者通過仿真預測和優化天綫性能，大大縮短研發周期。 考慮環境因素的優化： 重點探討NFC天綫在實際應用中會遇到的各種環境乾擾因素，例如金屬遮擋、人體接觸、其他電子元件的電磁乾擾（EMI）等。本書將提供相應的抑製和補償方法，如天綫形狀調整、屏蔽設計、增加匹配組件、優化布局等，以確保在復雜環境中仍能保持穩定的通信。 小型化天綫設計挑戰與策略： 隨著電子設備越來越嚮小型化、集成化發展，NFC天綫的設計也麵臨巨大的挑戰。本章將深入分析小型化對天綫性能的影響，並提供一係列行之有效的優化策略，例如提高綫圈的Q值、優化天綫結構、采用高介電常數材料等，以在有限的空間內實現最佳性能。 第四部分：NFC天綫測試與調試 測試設備與方法： 詳細介紹進行NFC天綫性能測試所需的常用設備，如矢量網絡分析儀（VNA）、天綫測試夾具、近場探頭等。本章將指導讀者如何正確連接設備、設置測試參數，並進行精確的測量。 關鍵性能指標的測試與解讀： 針對天綫電感、Q值、SRF、阻抗、通信距離、通信穩定性和功耗等關鍵性能指標，提供詳細的測試步驟和數據解讀方法。讀者將學會如何通過測試結果來評估天綫設計是否符閤要求。 常見問題排查與調試技巧： 總結NFC天綫設計和調試過程中最容易遇到的問題，如通信距離短、通信不穩定、無法識彆等。本章將提供一套係統性的排查流程和具體的調試技巧，幫助讀者快速定位問題根源並加以解決。 互操作性測試： 強調NFC設備在不同場景下與其他NFC設備的互操作性是成功的關鍵。本章將介紹如何進行互操作性測試，以及如何通過測試結果來進一步優化天綫設計，確保設備能夠兼容各種NFC標準和不同的讀卡器/標簽。 讀者收益 通過學習《NFC設備設計寶典：天綫篇》，讀者將能夠： 深入理解NFC天綫的核心原理： 建立紮實的理論基礎，為後續的設計工作打下堅實基礎。 掌握科學的天綫設計方法： 能夠獨立進行NFC天綫的選型、布局、仿真和優化。 規避常見的工程設計陷阱： 避免因天綫設計失誤導緻的通信問題，節省寶貴的研發時間和成本。 提升NFC設備性能： 能夠設計齣通信距離更遠、穩定性更高、功耗更低的高性能NFC設備。 縮短産品上市周期： 通過實用的設計技巧和調試方法，加速産品的開發和驗證過程。 增強解決復雜工程問題的能力： 麵對各種實際設計挑戰時，能夠提齣創新且有效的解決方案。 適用讀者 射頻工程師： 尋求NFC天綫設計和優化專業知識的技術人員。 嵌入式係統工程師： 需要將NFC功能集成到各種電子設備中的開發者。 硬件工程師： 負責PCB設計和硬件實現的工程師。 産品設計師： 希望瞭解天綫設計如何影響産品功能和用戶體驗的設計師。 研發項目經理： 需要管理和監督NFC相關項目的管理者。 對NFC技術感興趣的學生和研究人員： 希望深入瞭解NFC天綫設計細節的學習者。 《NFC設備設計寶典：天綫篇》不僅僅是一本技術手冊，更是一位經驗豐富的NFC天綫設計專傢的“行動指南”。它將帶領讀者一步步走進NFC天綫設計的奧秘，從理論到實踐，從仿真到測試，為您的NFC産品研發之路保駕護航。

評分☆☆☆☆☆

我曾以為，瞭解NFC設備的天綫設計，必然需要深入鑽研電磁場理論和復雜的電路分析。然而，《NFC設備設計寶典：天綫篇》卻以一種齣人意料的“輕巧”方式，讓我領略到瞭天綫設計的魅力。書中沒有齣現晦澀難懂的專業術語，而是通過大量類比和圖示，將天綫的設計思路和優化過程描繪得生動有趣。作者仿佛一位耐心的嚮導，帶領我穿越迷宮般的天綫設計世界。我印象最深刻的是，書中強調瞭“用戶體驗”在天綫設計中的重要性，並分析瞭如何通過優化天綫布局來提升設備的易用性和可靠性。例如，作者會詳細描述為什麼某些天綫形狀在特定設備中會錶現得更好，而另一些則可能導緻信號衰減。這種從“用戶角度”齣發的設計理念，讓我對NFC設備的天綫設計有瞭全新的認識。它不再是冰冷的工程技術，而是與我們日常生活息息相關的“智慧連接”。

評分☆☆☆☆☆

作為一名非專業背景的讀者，我一直對NFC設備中那個小小的天綫充滿好奇，它究竟是如何實現神奇的近場通信的？《NFC設備設計寶典：天綫篇》並沒有讓我失望。這本書非常巧妙地避開瞭枯燥的技術細節，而是著重於闡述天綫在NFC設備設計中的“戰略地位”和“設計思想”。作者並沒有直接給齣“如何製作天綫”的指南，而是通過一係列引人入勝的“設計場景”和“概念闡釋”，來引導讀者理解天綫設計所需要考慮的各種因素。我印象最深刻的是，書中反復強調瞭“信噪比”的重要性，並用非常生動的語言解釋瞭為什麼天綫的設計需要盡可能地減少外部乾擾，從而保證信號的清晰和穩定。這種從“宏觀全局”齣發的設計理念，讓我對NFC設備的設計過程有瞭更深刻的理解。它不僅僅是技術堆砌，更是一種“智慧的權衡”和“體驗的優化”。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對NFC技術一直充滿好奇的讀者，當我拿到這本《NFC設備設計寶典：天綫篇》時，內心是充滿期待的。雖然我對NFC的接觸大多停留在日常支付和門禁卡上，但這次，我渴望更深入地瞭解其背後的技術原理，尤其是支撐起整個NFC通信“橋梁”的天綫設計。書中沒有直接介紹具體的天綫結構或計算公式，而是著重於構建讀者對天綫在NFC係統中作用的宏觀認知。它用非常生動的比喻，將復雜的天綫理論解釋得淺顯易懂。比如，作者將天綫比作一個“聲音的發射器和接收器”，不同的“聲紋”對應著不同的頻率和能量傳輸效率。讀到這裏，我纔恍然大悟，原來一個小小的天綫，其形狀、大小、材質甚至布局，都會直接影響到NFC設備的“聽力”和“說話能力”。書中沒有齣現枯燥的數學公式，而是通過大量的插圖和流程圖，引導讀者一步步理解天綫如何與RFID芯片協同工作，如何感知和響應微弱的電磁信號。這種“潤物細無聲”的講解方式，讓我感覺自己仿佛置身於一個大型的NFC實驗室，親手觸摸和觀察著每一個關鍵組件。我對天綫設計的神秘感，在這本書的引導下，逐漸被一種理性而清晰的理解所取代。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的最大感受是，它提供瞭一種全新的視角來理解NFC設備的設計過程，尤其是在天綫這一關鍵環節。它並沒有直接告訴你“如何畫齣天綫圖”，而是從更宏觀的層麵，探討瞭天綫在整個NFC生態係統中所扮演的角色。作者似乎是一位經驗豐富的設計師，他並沒有直接給齣“標準答案”，而是通過一些引人入勝的案例和場景分析，引導讀者自己去思考。例如，書中反復強調瞭“環境適應性”的概念，並舉例說明瞭不同使用場景下（比如近場通信、需要一定距離的交互等）天綫設計所麵臨的挑戰。我尤其喜歡作者在書中反復提及的“信號完整性”的重要性，並以非常形象的方式將其類比為“信息傳遞過程中的噪音過濾”。讀完這部分，我纔意識到，天綫設計不僅僅是物理尺寸的堆疊，更是一種對電磁波特性的精妙控製。書中沒有齣現復雜的工程圖紙，而是更側重於概念的闡述，這反而讓我能夠更好地把握天綫設計的核心要義，並將其融會貫通到我腦海中已有的NFC知識體係中。

評分☆☆☆☆☆

一直以來，我總覺得NFC設備的天綫設計是一個非常“硬核”的領域，充斥著各種公式和圖紙，令人望而卻步。然而，《NFC設備設計寶典：天綫篇》徹底改變瞭我的看法。這本書並沒有直接深入到具體的工程實現層麵，而是著重於構建讀者對NFC天綫設計的“概念理解”和“設計哲學”。作者用一種非常“人性化”的語言，將復雜的天綫理論化繁為簡。我尤其喜歡書中關於“匹配網絡”的闡述，作者用一個非常貼切的比喻，將它比作“信號傳輸的紅綠燈”，確保能量能夠高效地在天綫和芯片之間流動。通過這樣的類比，我纔真正理解瞭為什麼精確的阻抗匹配對於NFC通信如此重要。書中沒有齣現任何具體的電路圖或PCB布局示例，但這反而讓我能夠跳齣“具體實現”的限製，去思考天綫設計的“通用原則”和“核心邏輯”，這對於我理解NFC技術的底層原理非常有幫助。