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RFID電子標(biāo)簽的功能模塊

RFID電子標(biāo)簽的功能模塊

發(fā)布日期:2020-09-04 07:59:58 作者:Ling 點(diǎn)擊:22003

rfid電子標(biāo)簽的功能模塊
    rfid電子標(biāo)簽由標(biāo)簽芯片和天線構(gòu)成。標(biāo)簽芯片是電子標(biāo)簽的核心部分,它的功能包括標(biāo)簽信息存儲、標(biāo)簽接收信號的處理和標(biāo)簽發(fā)射信號的處理;天線是電子標(biāo)簽發(fā)射和接收無線信號的裝置。RFID電子標(biāo)簽芯片電路的復(fù)雜度與標(biāo)簽所具有的功能相兲,芯片電路一般包括電源電路、時(shí)鐘電路、解調(diào)器、編解碼器、控制器、存儲器和負(fù)載調(diào)制電路等功能模塊。
1.RFID電子標(biāo)簽的電源電路
       一般來說,電源電路的功能是將電子標(biāo)簽天線輸入的射頻信號整流為標(biāo)簽工作的直流能量。射頻前端從電子標(biāo)簽天線獲取電流,整流穩(wěn)壓后作為芯片的直流電源,為芯片提供穩(wěn)壓和偏置電路。設(shè)計(jì)電源電路時(shí),需要綜合考慮電子標(biāo)簽天線的匹配問題、功率和電壓的效率問題、數(shù)據(jù)調(diào)制的兼容性問題和電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜度問題。
2.RFID電子標(biāo)簽的時(shí)鐘電路
        時(shí)鐘電路提供時(shí)鐘信號。電子標(biāo)簽天線獲取載波信號,頻率經(jīng)過分頻后,可以作為電子標(biāo)簽編解碼器、存儲器和控制器的時(shí)鐘信號。
3.RFID電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)輸入和輸出模塊
       從讀寫器傳送到電子標(biāo)簽的信息,包括給電子標(biāo)簽下達(dá)的命令和傳送的數(shù)據(jù)兩部分。從讀寫器傳送到電子標(biāo)簽的命令,通過解調(diào)、解碼電路送至控制器,控制器實(shí)現(xiàn)命令所觃定的操作。從讀寫器傳送到電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù),經(jīng)解調(diào)、解碼后,在控制器的管理下寫入電子標(biāo)簽的存儲器。
       RFID電子標(biāo)簽送到讀寫器的數(shù)據(jù),在控制器的管理下從存儲器輸出,經(jīng)編碼器、負(fù)載調(diào)制電路輸出到電子標(biāo)簽天線,再由電子標(biāo)簽天線發(fā)射給讀寫器。
4.RFID電子標(biāo)簽的存儲器
電子標(biāo)簽存儲器主要分為以下類型。
(1)只讀標(biāo)簽存儲器
電子標(biāo)簽內(nèi)部只有只讀存儲器(Read Only Memory,ROM)。
(2)一次寫入只讀標(biāo)簽存儲器
電子標(biāo)簽內(nèi)部只有ROM和隨機(jī)存儲器(Random Access Memory,RAM)。
(3)可讀寫標(biāo)簽存儲器
可讀寫標(biāo)簽存儲器主要采用以下方式。
① 電可擦可編程只讀存儲器
電可擦可編程只讀存儲器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory,EEPROM)是一種掉電后數(shù)據(jù)不丟失的存儲芯片,可以在計(jì)算機(jī)上或?qū)S迷O(shè)備上擦除已有信息,重新編程。EEPROM 是電感耦合式電子標(biāo)簽主要采用的存儲器,EEPROM 的缺點(diǎn)是寫入時(shí)功耗高,如果頻繁重復(fù)編程,EEPROM的寽命也是一個(gè)很重要的考慮參數(shù)。
② 具有靜止存取功能的存儲器具有靜止存取功能的存儲器(Static RAM,SRAM)是一種具有靜止存取功能的內(nèi)存,它不需要刷新電路即能保存它內(nèi)部存儲的數(shù)據(jù)。SRAM的優(yōu)點(diǎn)是速度快,不需要刷新操作;SRAM的缺點(diǎn)是價(jià)格高、體積大、集成度較低。SRAM為了保存數(shù)據(jù),需要用輔助電池進(jìn)行不中斷供電,可以用在一些微波頻段自帶電池的電子標(biāo)簽中。

③ 鐵電存儲器
鐵電存儲器(FRAM)的技術(shù)核心是鐵電,F(xiàn)RAM產(chǎn)品既可以進(jìn)行非易失性數(shù)據(jù)存儲,又可以像RAM一樣操作。FRAM產(chǎn)品將ROM的非易失性數(shù)據(jù)存儲特性,以及RAM的無限次讀寫、高速讀寫及低功耗等優(yōu)勢結(jié)合在一起。FRAM與EEPROM相比,其寫入功耗低(約為EEPROM功耗的1/100)、寫入時(shí)間短(約為0.1μs,比EEPROM快1 000倍),在射頻識別中有廣闊的應(yīng)用前景。

5.RFID電子標(biāo)簽的負(fù)載調(diào)制模塊
讀寫器天線發(fā)射的功率P1,一部分經(jīng)自由空間到達(dá)電子標(biāo)簽,到達(dá)電子標(biāo)簽的功率假設(shè)為P1';P1'的一部分被電子標(biāo)簽天線反射,反射功率 P2經(jīng)自由空間返回讀寫器,被讀寫器天線接收。在上述過程中,電子標(biāo)簽天線的反射功能,受連接到天線的負(fù)載影響,因此可以采用負(fù)載調(diào)制的方法實(shí)現(xiàn)反射調(diào)制。反射功率P2是振幅調(diào)制信號,振幅調(diào)制中包含了存儲在電子標(biāo)簽中的識別數(shù)據(jù)信息。
6.RFID電子標(biāo)簽的天線
電子標(biāo)簽相當(dāng)于一個(gè)無線收發(fā)信機(jī),這個(gè)收發(fā)信機(jī)輸出的射頻信號由電子標(biāo)簽天線以電磁波的形式輻射出去,這個(gè)收發(fā)信機(jī)接收的射頻信號也由這個(gè)電子標(biāo)簽天線接收下來??梢钥闯觯炀€是電子標(biāo)簽發(fā)射和接收無線信號的裝置。
(1)RFID電子標(biāo)簽天線的設(shè)計(jì)要求
根據(jù)射頻識別系統(tǒng)工作方式、頻率和應(yīng)用領(lǐng)域的不同,電子標(biāo)簽的天線結(jié)構(gòu)形式也有所不同,但對電子標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)的基本要求相同。電子標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)的基本要求如下。
① 天線足夠小,能夠貼到需要的物品上。
② 天線提供最大可能的信號給標(biāo)簽的芯片。
③ 天線有全向或半球覆蓋的方向性。
④ 天線的極化都能與讀寫器的詢問信號相匹配。
⑤ 天線與相連的標(biāo)簽芯片阷抗匹配。
⑥ 天線具有健壯性。
⑦ 天線非常便宜。
(2)RFID電子標(biāo)簽天線的類型
電子標(biāo)簽天線的類型,主要取決于電子標(biāo)簽的工作頻率和天線所需的電參數(shù),電子標(biāo)簽應(yīng)用天線的目標(biāo),是取得電子標(biāo)簽與讀寫器間最大的能量傳輸效果。選擇天線類型時(shí),需要考慮許多因素,包括考慮電子標(biāo)簽附著物的射頻特性、電子標(biāo)簽與讀寫器周圍的釐屬物體和工作頻率等因素。電子標(biāo)簽天線的類型,主要有偶極子天線、微帶貼片天線和線圈天線等。由于電子標(biāo)簽尺寸的限制,天線的小型化、微型化成為射頻識別系統(tǒng)考慮的主要因素,近年來出現(xiàn)了嵌入式線圈天線、分型開槽環(huán)天線和低拋面圓極化電磁帶隙天線等新型天線,為電子標(biāo)簽的小型化提供了技術(shù)保障。
① 低頻電子標(biāo)簽天線。
低頻電子標(biāo)簽天線基本為線圈型,線圈一般為銅線,纏繞在高磁導(dǎo)率的鐵磁棒上,線圈的匝數(shù)越多、橫截面積越大,天線的效能越好。低頻系統(tǒng)讀寫器的天線一般也采用線圈型,電子標(biāo)簽天線和讀寫器天線的相互作用相當(dāng)于變壓器,兩者的線圈分別相當(dāng)于變壓器的初級線圈和次級線圈。
② 高頻電子標(biāo)簽天線。
高頻電子標(biāo)簽天線一般也為線線圈型,工作原理與低頻電子標(biāo)簽天線基本一樣,電子標(biāo)簽天線和讀寫器天線的相互作用也相當(dāng)于變壓器,兩者的線圈分別相當(dāng)于變壓器的初級線圈和次級線圈。但由于高頻系統(tǒng)的頻率比低頻系統(tǒng)的頻率高很多,一般高頻系統(tǒng)電子標(biāo)簽天線的圈數(shù)較少,因此高頻電子標(biāo)簽天線比低頻電子標(biāo)簽天線容易制作,價(jià)格也低。
③ 微波電子標(biāo)簽天線。
微波電子標(biāo)簽天線種類很多,可以是微帶天線或?qū)ΨQ振子天線等,這些天線的幾何尺寸基本是工作波長的幾分之一到十分之一。



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