RFID技术的基本原理2_电磁.pptVIP

第二章 电感耦合方式的射频前端 射频识别技术在工作频率13.56 MHz和小于135 kHz时，基于电感耦合方式（能量及信息传递以电感耦合方式实现），在更高频段基于雷达探测目标的反向散射耦合方式（雷达发射电磁波信号碰到目标后携带目标信息返回雷达接收机）。 电感耦合方式的基础是电感电容（LC）谐振回路及电感线圈产生的交变磁场，它是射频卡工作的基本原理。基于雷达探测目标的反向散射耦合方式的基础是电磁波传播和反射的形成，它用于微波电子标签。 实现射频能量和信息传递的电路称为射频前端电路，简称为射频前端。 2.1 阅读器天线电路 2.1.1 阅读器天线电路 的选择 2.1.2 串联谐振回路 1. 电路组成 2.1.2 串联谐振回路 2.谐振及谐振条件 2.1.2 串联谐振回路 2.1.2 串联谐振回路 3、谐振特性 串联谐振回路具有如下特 （1）谐振时，回路电抗X=0，阻抗Z=R为最小值，且为纯阻 （2）谐振时，回路电流最大，即，且与同相 （3）电感与电容两端电压的模值相等，且等于外加电压的Q倍(Q为回路的品质因素） 2.1.2 串联谐振回路 3、谐振特性 2.1.2 串联谐振回路 4、谐振曲线 回路中电流幅值与外加频率之间的关系曲线，成为谐振曲线。任意频率下的回路电流与谐振时的回路电流之比为： 2.1.2 串联谐振回路 谐振曲线 2.1.2 串联谐振回路 通频带 2.1.3 电感线圈的交变磁场 1、磁场强度H和磁感应强度B 安培定理指出，电流流过一个导体时，在此导体的周围会产生一个磁场 。 2.1.3 电感线圈的交变磁场 2、环形短圆柱形线圈的磁感应强度 在电感耦合的RFID系统中，阅读器天线电路的电感常采用短圆柱形线圈结构 。 2.1.3 电感线圈的交变磁场 电感线圈的交变磁场 磁感应强度B和距离r的关系 2.2 应答器天线电路 2.2.1 应答器天线电路的连接 Microchip 公司的13.56 MHz应答器（无源射频卡）MCRF355和MCRF360芯片的天线电路 2.2 应答器天线电路 e5550芯片的天线电路 工作频率为125 kHz，电感线圈和电容器为外接。 2.2 应答器天线电路 并联谐振回路 串联谐振回路适用于恒压源，即信号源内阻很小的情况。 如果信号源的内阻大，应采用并联谐振回路。 在研究并联谐振回路时，采用恒流源（信号源内阻很大）分析比较方便。 2.2 应答器天线电路 串并联阻抗等效互换 2.3阅读器和应答器之间的电感耦合 阅读器和应答器之间的电感耦合 法拉第定理指出，一个时变磁场通过一个闭合导体回路时，在其上会产生感应电压，并在回路中产生电流。 当应答器进入阅读器产生的交变磁场时，应答器的电感线圈上就会产生感应电压，当距离足够近，应答器天线电路所截获的能量可以供应答器芯片正常工作时，阅读器和应答器才能进入信息交互阶段。 2.3阅读器和应答器之间的电感耦合 1、应答器线圈感应电压的计算 2.3阅读器和应答器之间的电感耦合 2、应答器谐振回路端电压的计算 应答器天线电路的等效电路 （利用串并转换） 2.3阅读器和应答器之间的电感耦合 2、应答器谐振回路端电压的计算 2.3阅读器和应答器之间的电感耦合 3、应答器直流电源电压的产生 2.3阅读器和应答器之间的电感耦合 整流与滤波 2.3阅读器和应答器之间的电感耦合 4、负载调制 应答器向阅读器的信息传送时采用，以下介绍基于电感耦合方式的负载调制原理 2.3阅读器和应答器之间的电感耦合 2、互感耦合回路的等效阻抗关系 2.3阅读器和应答器之间的电感耦合 3、电阻负载调制 开关S用于控制负载调制电阻Rmod的接入与否，开关S的通断由二进制数据编码信号控制。 2.3阅读器和应答器之间的电感耦合 3、电阻负载调制 二进制数据编码信号用于控制开关S。当二进制数据编码信号为“1”时，设开关S闭合，则此时应答器负载电阻为RL和Rmod并联；而二进制数据编码信号为“0”时，开关S断开，应答器负载电阻为RL。 应答器的负载电阻值有两个对应值，即RL（S断开时）和RL与Rmod的并联值RL//Rmod（S闭合时）。 2.3阅读器和应答器之间的电感耦合 3、电阻负载调制 2.3阅读器和应答器之间的电感耦合 电阻负载调制数据信息传递的原理 2.3阅读器和应答器之间的电感耦合 4、电容负载调制 2.3阅读器和应答器之间的电感耦合 4、电容负载调制 2.4 功率放大电路 功率放大电路 功率放大电路位于RFID系统的阅读器中，用于向应答器提供能量 采用谐振功率放大器 分为A类（或称甲类）、B类（或称乙类）、C类（或称丙类）三类工作状况 在电感耦合RFID系统的阅读器中，常采用B，D和E类放大器