RFID電子標簽的功能模塊

發(fā)布日期：2020-09-04 07:59:58 作者：Ling 點擊：22022

rfid電子標簽的功能模塊
rfid電子標簽由標簽芯片和天線構成。標簽芯片是電子標簽的核心部分，它的功能包括標簽信息存儲、標簽接收信號的處理和標簽發(fā)射信號的處理；天線是電子標簽發(fā)射和接收無線信號的裝置。RFID電子標簽芯片電路的復雜度與標簽所具有的功能相兲，芯片電路一般包括電源電路、時鐘電路、解調器、編解碼器、控制器、存儲器和負載調制電路等功能模塊。

1.RFID電子標簽的電源電路
一般來說，電源電路的功能是將電子標簽天線輸入的射頻信號整流為標簽工作的直流能量。射頻前端從電子標簽天線獲取電流，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。設計電源電路時，需要綜合考慮電子標簽天線的匹配問題、功率和電壓的效率問題、數據調制的兼容性問題和電路結構復雜度問題。

2.RFID電子標簽的時鐘電路
時鐘電路提供時鐘信號。電子標簽天線獲取載波信號，頻率經過分頻后，可以作為電子標簽編解碼器、存儲器和控制器的時鐘信號。
3.RFID電子標簽數據輸入和輸出模塊
從讀寫器傳送到電子標簽的信息，包括給電子標簽下達的命令和傳送的數據兩部分。從讀寫器傳送到電子標簽的命令，通過解調、解碼電路送至控制器，控制器實現命令所觃定的操作。從讀寫器傳送到電子標簽的數據，經解調、解碼后，在控制器的管理下寫入電子標簽的存儲器。

RFID電子標簽送到讀寫器的數據，在控制器的管理下從存儲器輸出，經編碼器、負載調制電路輸出到電子標簽天線，再由電子標簽天線發(fā)射給讀寫器。
4.RFID電子標簽的存儲器
電子標簽存儲器主要分為以下類型。
（1）只讀標簽存儲器
電子標簽內部只有只讀存儲器（Read Only Memory，ROM）。
（2）一次寫入只讀標簽存儲器
電子標簽內部只有ROM和隨機存儲器（Random Access Memory，RAM）。

（3）可讀寫標簽存儲器
可讀寫標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）是一種掉電后數據不丟失的存儲芯片，可以在計算機上或專用設備上擦除已有信息，重新編程。EEPROM 是電感耦合式電子標簽主要采用的存儲器，EEPROM 的缺點是寫入時功耗高，如果頻繁重復編程，EEPROM的寽命也是一個很重要的考慮參數。
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存，它不需要刷新電路即能保存它內部存儲的數據。SRAM的優(yōu)點是速度快，不需要刷新操作；SRAM的缺點是價格高、體積大、集成度較低。SRAM為了保存數據，需要用輔助電池進行不中斷供電，可以用在一些微波頻段自帶電池的電子標簽中。

③ 鐵電存儲器
鐵電存儲器（FRAM）的技術核心是鐵電，FRAM產品既可以進行非易失性數據存儲，又可以像RAM一樣操作。FRAM產品將ROM的非易失性數據存儲特性，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）、寫入時間短（約為0.1μs，比EEPROM快1 000倍），在射頻識別中有廣闊的應用前景。

5.RFID電子標簽的負載調制模塊
讀寫器天線發(fā)射的功率P1，一部分經自由空間到達電子標簽，到達電子標簽的功率假設為P1'；P1'的一部分被電子標簽天線反射，反射功率 P2經自由空間返回讀寫器，被讀寫器天線接收。在上述過程中，電子標簽天線的反射功能，受連接到天線的負載影響，因此可以采用負載調制的方法實現反射調制。反射功率P2是振幅調制信號，振幅調制中包含了存儲在電子標簽中的識別數據信息。
6.RFID電子標簽的天線
電子標簽相當于一個無線收發(fā)信機，這個收發(fā)信機輸出的射頻信號由電子標簽天線以電磁波的形式輻射出去，這個收發(fā)信機接收的射頻信號也由這個電子標簽天線接收下來?？梢钥闯觯炀€是電子標簽發(fā)射和接收無線信號的裝置。

（1)RFID電子標簽天線的設計要求
根據射頻識別系統(tǒng)工作方式、頻率和應用領域的不同，電子標簽的天線結構形式也有所不同，但對電子標簽天線設計的基本要求相同。電子標簽天線設計的基本要求如下。
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電子標簽天線的類型
電子標簽天線的類型，主要取決于電子標簽的工作頻率和天線所需的電參數，電子標簽應用天線的目標，是取得電子標簽與讀寫器間最大的能量傳輸效果。選擇天線類型時，需要考慮許多因素，包括考慮電子標簽附著物的射頻特性、電子標簽與讀寫器周圍的釐屬物體和工作頻率等因素。電子標簽天線的類型，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，為電子標簽的小型化提供了技術保障。

① 低頻電子標簽天線。
低頻電子標簽天線基本為線圈型，線圈一般為銅線，纏繞在高磁導率的鐵磁棒上，線圈的匝數越多、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，電子標簽天線和讀寫器天線的相互作用相當于變壓器，兩者的線圈分別相當于變壓器的初級線圈和次級線圈。
② 高頻電子標簽天線。
高頻電子標簽天線一般也為線線圈型，工作原理與低頻電子標簽天線基本一樣，電子標簽天線和讀寫器天線的相互作用也相當于變壓器，兩者的線圈分別相當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)電子標簽天線的圈數較少，因此高頻電子標簽天線比低頻電子標簽天線容易制作，價格也低。

③ 微波電子標簽天線。
微波電子標簽天線種類很多，可以是微帶天線或對稱振子天線等，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。