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(diǎn)擊：26107

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(yuǎn)場(chǎng)中，RFID讀寫(xiě)器和RFID電子標(biāo)簽之間的距離有幾米，而載波波長(zhǎng)僅有幾到幾十厘米。讀寫(xiě)器和電子標(biāo)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(biāo)簽，讀取距離較遠(yuǎn)，典型的作用距離一般大于1 m，最大可達(dá)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(chǎng)，當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入到電磁場(chǎng)時(shí)，電子標(biāo)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(shí)質(zhì)是讀寫(xiě)器天線輻射出的電磁波到達(dá)射頻標(biāo)簽天線表面后形成反射回波，反射回波再被讀寫(xiě)器天線所接收。在耦合過(guò)程中利用的是讀寫(xiě)器天線輻射出的交變電磁能，這相當(dāng)于天線的遠(yuǎn)場(chǎng)情況，如圖7-16所示。從雷達(dá)技術(shù)中得知，電磁波可以被外形尺寸大于其波長(zhǎng)一半的物體所反射，因此標(biāo)簽天線的尺寸需要滿足波長(zhǎng)的一半，即L>λ/2。

電磁反向散射的原理圖如圖所示，讀寫(xiě)器和標(biāo)簽構(gòu)成一個(gè)完整的收發(fā)通信系統(tǒng)。圖中功率P1是從讀寫(xiě)器天線發(fā)射出來(lái)的，只有一部分（由于自由空間衰減）到達(dá)標(biāo)簽天線。到達(dá)標(biāo)簽的功率P1′為標(biāo)簽天線提供電壓，整流后為標(biāo)簽芯片供電。到達(dá)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(dá)讀寫(xiě)器，被讀寫(xiě)器天線接收。讀寫(xiě)器接收的信號(hào)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(shí)別系統(tǒng)中無(wú)源電子標(biāo)簽將數(shù)據(jù)發(fā)送回讀寫(xiě)器時(shí)所采用的通信方式。標(biāo)簽天線的反射性能受到連接到天線的負(fù)載變化的影響，因此可以采用負(fù)載調(diào)制方法實(shí)現(xiàn)反射調(diào)制。通過(guò)與天線并聯(lián)一個(gè)附加負(fù)載電阻，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流控制該電阻的接通和斷開(kāi)，從而完成對(duì)標(biāo)簽反射功率的振幅調(diào)制。標(biāo)簽反射功率在空間自由輻射，其中一部分被讀寫(xiě)器天線接收，被收發(fā)耦合器解耦合后，送到讀寫(xiě)器的接收入口。

RFID電子標(biāo)簽返回?cái)?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(hào)，可以通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的“阻抗開(kāi)關(guān)”表示（開(kāi)關(guān)閉合表示“1”，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)表示“0”）。由阻抗開(kāi)關(guān)控制電阻（（a））或電容（（b）），進(jìn)而改變天線的發(fā)射系數(shù)，完成對(duì)載波信號(hào)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(biāo)簽根據(jù)要發(fā)送的數(shù)據(jù)通過(guò)控制天線開(kāi)關(guān)，從而改變匹配程度。這樣，從標(biāo)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(lèi)似。