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学RFID的射频前端 从电子标签到读写器之间的通信和能量感应方式来看,RFID系统一般可以分为电感耦合(磁耦合)系统和电磁反向散射耦合(电磁场耦合)系统。电感耦合系统是通过空间高频交变磁场实现耦合,依据的是电磁感应定律;电磁反向散射耦合,即雷达原理模型,发射出去的电磁波碰到目标后反射,同时携带回目标信息,依据的是电磁波的空间传播规律。 电感耦合方式一般适合于高、低频率工作的近距离RFID系统;电磁反向散射耦合方式一般适合于超高频、微波工作频率的远距离RFID系统。在RFID中,读写器的线圈和电子标签的线圈都有电感。 应答器如何将数据传递给阅读器? 电感耦合方式一般适合于高、低频率工作的近距离RFID系统; 设r为常数,假定线圈中电流不变,则 在电感耦合的RFID系统中,阅读器天线电路的电感常采用短圆柱形线圈结构。 电容电容Cmod的接入可使电子标签线圈上的电压下降,从而导致读写器线圈上的电压的上升。 (3)支路电流是总电流的Q倍 低频和高频的电子标签的天线用于耦合读写器的磁通,该磁通向电子标签提供能量,并在读写器与电子标签之间传递信息。 但在电力系统中,由于电源电压比较高,如果电路在接近串联谐振的情况下工作,在电感或电容两端将出现过电压,引起电气设备的损坏。 为防止电池不必要的消耗,应答器平时处于低功耗模式,当应答器进入读写器的作用范围时,应答器由获得的射频功率激活,进入工作状态。 电感耦合系统是通过空间高频交变磁场实现耦合,依据的是电磁感应定律; 由于接入电容Cmod,电子标签回路失谐,又由于读写器和电子标签的耦合作用,导致读写器也失谐。 (3)阅读器和应答器之间的电感耦合 并联谐振回路具有如下特性: 在散射的能量中,一小部分反射回发射天线,并被天线接收(因此发射天线也是接收天线),对接收信号进行放大和处理,即可获得目标的有关信息。 电子标签天线的构造有如下要求: 足够的带宽,使电子标签接收的信号无失真。 当应答器进入阅读器产生的交变磁场时,应答器的电感线圈上就会产生感应电压,当距离足够近,应答器天线电路所截获的能量可以供应答器芯片正常工作时,阅读器和应答器才能进入信息交互阶段。一、电感耦合RFID系统阅读器如何将能量传递给应答器? 应答器如何将数据传递给阅读器?电感线圈的交变磁场 安培定理指出,电流流过一个导体时,在此导体的周围会产生一个磁场。1、线圈的自感和互感1)磁通量2)自感现象3)互感现象互感现象的应用:收音机里的磁性天线.能量供给: 阅读器天线电路 应答器天线电路 阅读器和应答器之间的电感耦合(1)阅读器天线电路串联谐振回路电路的等效阻抗为串联谐振回路串联谐振回路具有如下特性: (1)谐振时,回路电抗X=0,阻抗Z=R为最小值,且为纯阻 (2)谐振时,回路电流最大,且与Vs同相 (3)电感与电容两端电压的模值相等,且等于外加电压的Q倍电磁反向散射耦合,即雷达原理模型,发射出去的电磁波碰到目标后反射,同时携带回目标信息,依据的是电磁波的空间传播规律。 为防止电池不必要的消耗,应答器平时处于低功耗模式,当应答器进入读写器的作用范围时,应答器由获得的射频功率激活,进入工作状态。 一个目标反射电磁波的频率有反射横截面来确定。 由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象,叫自感现象。 其表现为反射功率P2是振幅调制信号,它包含了存储在应答器中的识别数据信息。 磁感应强度B和距离r的关系 分为A类(或称甲类)、B类(或称乙类)、C类(或称丙类)三类工作状况 收音机里的“磁性天线”利用互感现象可以把信号从一个线圈传递到另一个线圈。 2.RFID反向散射耦合方式 电感耦合方式一般适合于高、低频率工作的近距离RFID系统; 阅读器如何将能量传递给应答器? 电容电容Cmod的接入可使电子标签线圈上的电压下降,从而导致读写器线圈上的电压的上升。 二、反向散射耦合RFID系统 功率匹配,以最大限度地利用磁通量的可用能量,即最大程度地输出读写器的能量 在电子标签和发射天线最佳对准和正确极化时,电子标签可吸收的最大功率: 在RFID中,读写器的线圈和电子标签的线圈都有电感。 56MHz和小于135KHz的频段,应答器和读写器之间的工作距离小于1m,典型的作用距离为10~20cm。注意:线圈半径取多少合适? 电感线圈的交变磁场 在电感耦合的RFID系统中,阅读器天线电路的电感常采用短圆柱形线圈结构。电感线圈的交变磁场 磁感应强度B和距离r的关系线圈半径取多少合适? 设r为常数,假定线圈中电流不变,则 低频和高频的电子标签的天线用于耦合读写器的磁通,该磁通向电子标签提供能量,并在读写器与电子标签之间传递信息。 电子标签天线的构造有如下要求: 电子标签天线常采用并联谐振电路。并联谐振时,电路可以获得最大的电压;可最大程度的耦合读写器的