RFID電磁反向散射耦合與調(diào)制

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RFID電磁反向散射耦合與調(diào)制

發(fā)布日期：2021-02-26 09:56:00 作者：Ling 點擊：25617

RFID電磁反向散射耦合與調(diào)制
1. 電磁反向散射耦合方式基本原理
在典型的遠場中，RFID讀寫器和RFID電子標簽之間的距離有幾米，而載波波長僅有幾到幾十厘米。讀寫器和電子標簽之間的能量傳輸方式為反向散射調(diào)制。電磁反向散射耦合方式一般用于超高頻或微波RFID標簽，讀取距離較遠，典型的作用距離一般大于1 m，最大可達10 m以上，典型工作頻率通常為433 MHz、800/900 MHz、2.45 GHz和5.8 GHz。

電磁反向散射這種通信方式利用的是電磁場，當電子標簽進入到電磁場時，電子標簽的天線將產(chǎn)生感應(yīng)電流。不同于電磁感應(yīng)需要感應(yīng)線圈，這里的線圈大多是單偶極子或者雙偶極子。電磁反向散射耦合的實質(zhì)是讀寫器天線輻射出的電磁波到達射頻標簽天線表面后形成反射回波，反射回波再被讀寫器天線所接收。在耦合過程中利用的是讀寫器天線輻射出的交變電磁能，這相當于天線的遠場情況，如圖7-16所示。從雷達技術(shù)中得知，電磁波可以被外形尺寸大于其波長一半的物體所反射，因此標簽天線的尺寸需要滿足波長的一半，即L>λ/2。

電磁反向散射的原理圖如圖所示，讀寫器和標簽構(gòu)成一個完整的收發(fā)通信系統(tǒng)。圖中功率P1是從讀寫器天線發(fā)射出來的，只有一部分（由于自由空間衰減）到達標簽天線。到達標簽的功率P1′為標簽天線提供電壓，整流后為標簽芯片供電。到達功率P1′的一部分被天線反射，其反射功率為P2。反射功率P2經(jīng)自由空間后再到達讀寫器，被讀寫器天線接收。讀寫器接收的信號經(jīng)收發(fā)耦合器電路傳輸至收發(fā)器，放大后經(jīng)電路處理獲得有用信息。

2. 電磁反向散射中的調(diào)制方法
電磁反向散射調(diào)制是指射頻識別系統(tǒng)中無源電子標簽將數(shù)據(jù)發(fā)送回讀寫器時所采用的通信方式。標簽天線的反射性能受到連接到天線的負載變化的影響，因此可以采用負載調(diào)制方法實現(xiàn)反射調(diào)制。通過與天線并聯(lián)一個附加負載電阻，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流控制該電阻的接通和斷開，從而完成對標簽反射功率的振幅調(diào)制。標簽反射功率在空間自由輻射，其中一部分被讀寫器天線接收，被收發(fā)耦合器解耦合后，送到讀寫器的接收入口。

RFID電子標簽返回數(shù)據(jù)的方式是控制天線的阻抗，其原理圖如圖所示。要發(fā)送的數(shù)據(jù)是具有兩種電平的信號，可以通過一個簡單的“阻抗開關(guān)”表示（開關(guān)閉合表示“1”，開關(guān)斷開表示“0”）。由阻抗開關(guān)控制電阻（（a））或電容（（b）），進而改變天線的發(fā)射系數(shù)，完成對載波信號的調(diào)制。

這種數(shù)據(jù)調(diào)制方式和普通的數(shù)據(jù)通信方式有很大的區(qū)別，電子標簽根據(jù)要發(fā)送的數(shù)據(jù)通過控制天線開關(guān)，從而改變匹配程度。這樣，從標簽返回的數(shù)據(jù)就被調(diào)制到了返回的電磁波幅度上。這與ASK調(diào)制有些類似。