RFID電感耦合系統(tǒng)

發(fā)布日期：2020-06-22 19:15:12 作者：Ling 點擊：22679

RFID 電感耦合系統(tǒng)電感耦合方式對應(yīng)于ISO/IEC 14443協(xié)議。電感耦合RFID電子標(biāo)簽包含一個電子數(shù)據(jù)載體，而它通常由單個微芯片及用做無線的大面積的線圈組成。電感耦合方式的電子標(biāo)簽幾乎都是無源工作的，在標(biāo)簽中的微芯片工作所需的全部能量由讀寫器發(fā)送的感應(yīng)電磁能提供。高頻的強電磁場由讀寫器的天線線圈產(chǎn)生，并穿越線圈橫截面和線圈的周圍空間，以使附近的電子標(biāo)簽產(chǎn)生電磁感應(yīng)。因為電感耦合系統(tǒng)使用的頻率范圍（f<135kHz時，（>2222m；f=13.56MHz時，（=22.1m）內(nèi)的波長比讀寫器天線和電子標(biāo)簽天線之間的距離大好多倍（采用電感耦合工作方式的RFID系統(tǒng)的讀寫器天線和電子標(biāo)簽天線之間的距離不超過10cm），所以可以把電子標(biāo)簽到天線間的電磁場當(dāng)成簡單的交變磁場來考慮。
1.能量供應(yīng)
發(fā)射磁場的一小部分磁力線穿過距離讀寫器天線線圈一定距離的電子標(biāo)簽天線線圈。通過感應(yīng)，在電子標(biāo)簽的天線線圈產(chǎn)生一個電容，將其整流后作為微芯片的工作電源。將一個電容器Cr與讀寫器并聯(lián)，其中電容器與天線線圈的電感一起形成諧振頻率與讀寫器發(fā)射頻率相符的并聯(lián)振蕩回路，該回路的諧振使得讀寫器的天線線圈產(chǎn)生較大的電流，這種方法也用于產(chǎn)生供遠(yuǎn)距離電子標(biāo)簽工作所需要的能量。
電子標(biāo)簽的天線線圈和電容器C1構(gòu)成振蕩回路，調(diào)諧到讀寫器的發(fā)射頻率。通過該回路的諧振，電子標(biāo)簽線圈上的電壓U達(dá)到最大值。這兩個線圈的結(jié)構(gòu)也可以解釋為變壓器（變壓器的耦合），變壓器的兩個線圈之間只存在很弱的耦合。讀寫器的天線線圈與電子標(biāo)簽之間的功率傳輸與工作頻率?、電子標(biāo)簽線圈的匝數(shù)n、被電子標(biāo)簽線圈包圍的面積A、兩線圈的相對角度及它們之間的距離是呈比例的。隨著頻率的增加，所需的電子標(biāo)簽線圈的電感表現(xiàn)為線圈匝數(shù)n的減少（135kHz：100～1000匝；13.56MHz：3～10匝）。因為電子標(biāo)簽中的感應(yīng)電壓是與頻率呈比例的，所以在較高頻率的情況下，線圈匝數(shù)較少對功率傳輸效率幾乎沒有什么影響。
因為電感耦合系統(tǒng)的效率不高，所以它只適用于低電流電路。只有功耗極低的只讀電子標(biāo)簽（小于135kHz）可用于1m以上的距離。具有寫入功能和復(fù)雜安全算法的電子標(biāo)簽的功率消耗較大，因而其作用距離一般為15cm。2.數(shù)據(jù)傳輸
電子標(biāo)簽與讀寫器的數(shù)據(jù)傳輸采用負(fù)載調(diào)制時，其電感耦合是一種變壓器耦合，即作為初級線圈的讀寫器和作為次級線圈的電子標(biāo)簽之間的耦合。只要線圈之間的距離不超過0.16（，并且電子標(biāo)簽處于發(fā)送天線的近場范圍內(nèi)，則變壓器耦合就有效。
如果把諧振的電子標(biāo)簽放入閱讀天線的交變磁場，那么電子標(biāo)簽就可以從磁場獲得能量。從供應(yīng)讀寫器天線的電流在讀寫器內(nèi)阻上產(chǎn)生的壓降可以測得此附加功耗。電子標(biāo)簽天線上負(fù)載電阻的接通和斷開促使讀寫器天線上的電壓發(fā)生變化，實現(xiàn)了用電子標(biāo)簽對天線電壓進行振幅調(diào)制。而通過數(shù)據(jù)控制負(fù)載電壓的接通和斷開，這些數(shù)據(jù)就可以從標(biāo)簽傳輸?shù)阶x寫器了。同時，為了在讀寫器中回收數(shù)據(jù)，需要對在讀寫器天線上測得的電壓進行整流，即對經(jīng)過振幅調(diào)制的信號進行解調(diào)。另外，由于讀寫器天線和電子標(biāo)簽天線之間的耦合很弱，所以讀寫器天線上表示有用信號的電壓波動比讀寫器的輸出電壓小。在實踐中，對于13.56kHz的系統(tǒng)，天線電壓（諧振電壓）只能得到大約10mV的有用信號。因為檢測這些小電壓變化很不方便，所以可以采用天線電壓振幅調(diào)制所產(chǎn)生的調(diào)制波。如果電子標(biāo)簽的附加負(fù)載電阻以很高的時鐘頻率fH接通或斷開，那么，在讀寫器中，把發(fā)送頻率區(qū)分開并產(chǎn)生兩條譜線，此時該信號就容易檢測了，這種調(diào)制方式也稱為副載波調(diào)制。而數(shù)據(jù)傳輸是在數(shù)據(jù)流中通過幅度鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）或相移鍵控（PSK）調(diào)制來完成的。