RFID系统的基本原理.PPT

* * RFID系统基本原理 一、 RFID基本原理 电感耦合型RFID系统 二、 三、 电磁反向散射RFID系统 四、 声表面波标签的识别原理 一、 RFID基本原理 电感耦合型RFID系统 二、 三、 电磁反向散射RFID系统 四、 声表面波标签的识别原理 一、RFID基本原理 RFID系统的基本工作原理是：由阅读器通过发射天线发送特定频率的射频信号，当电子标签进入有效工作区域时产生感应电流，从而获得能量被激活，使得电子标签将自身编码信息通过内置射频天线发送出去；阅读器的接收天线接收到从标签发送来的调制信号，经天线调节器发送到阅读器信号处理模块，经解调和解码后将有效信息送至后台主机系统进行相关处理；主机系统根据逻辑运算识别该标签的身份，针对不同的设定做出相应的处理和控制，最终发出指令信号控制阅读器完成不同的读写操作。 从电子标签到阅读器之间的通信及能量感应方式来看，系统一般可以分成两类，即电感耦合（Inductive Coupling）系统和电磁反向散射耦合（Backscatter Coupling）系统。电感耦合通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定律；电磁反向散射耦合，即雷达原理模型，发射出去的电磁波碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律。 一、RFID基本原理 一、 RFID基本原理 电感耦合型RFID系统 二、 三、 电磁反向散射RFID系统 四、 声表面波标签的识别原理 二、电感耦合型RFID系统 1、电感耦合的工作原理 RFID的电感耦合方式对应于ISO/IEC 14443协议。电感耦合电子标签由一个电子数据载体，通常由单个微芯片及用做天线的大面积的线圈等组成。电感耦合型RFID系统的工作原理如下图所示，电感耦合方式的电子标签几乎都是无源工作的，在标签中的微芯片工作所需的全部能量由阅读器发送的感应电磁能提供。高频的强电磁场由阅读器的天线线圈产生，并穿越线圈横截面和线圈的周围空间，以使附近的电子标签产生电磁感应。 Cr 1、电感耦合的工作原理 电容器Cr与阅读器的天线线圈并联，电容器与天线线圈的电感一起，形成谐振频率与阅读器发射频率相符的并联震荡回路，该回路的谐振使得阅读器的天线线圈产生较大的电流。 电子标签的天线线圈和电容器C1构成震荡回路，调谐到阅读器的发射频率。通过该回路的谐振，电子标签线圈上的电压U达到最大值。这两个线圈的结构可以被解释为变压器（变压器的耦合）。 二、电感耦合型RFID系统 2、数据传输： 对于电子标签和阅读器天线之间的作用距离不超越0.16λ，并电子标签处于近场范围内，电子标签与阅读器的数据传输为负载调制（电感耦合、变压器耦合）。 如果把谐振的电子标签放入阅读器天线的交变磁场，那么电子标签就可以从磁场获得能量。采用从供应阅读器天线的电流在阅读器内阻上的压降就可以测得这个附加的功耗。电子标签天线上负载电阻的接通与断开促使阅读器天线上的电压发生变化，实现了用电子标签对天线电压进行振幅调制。而通过数据控制负载电压的接通和断开，这些数据就可以从标签传输到阅读器了。 二、电感耦合型RFID系统 此外，由于阅读器天线和电子标签天线之间的耦合很弱，因此阅读器天线上表示有用信号的电压波动比阅读器的输出电压小。在实践中，对13.56MHz的系统，天线电压（谐振时）只能得到约10mV的有用信号。因为检测这些小电压变化很不方便，所以可以采用天线电压振幅调制所产生的调制波边带。如果电子标签的附加负载电阻以很高的时钟频率接通或断开，那么在阅读器发送频率将产生两条谱线，此时该信号就容易检测了，这种调制也称为副载波调制。 二、电感耦合型RFID系统 一、 RFID基本原理 电感耦合型RFID系统 二、 三、 电磁反向散射RFID系统 四、 声表面波标签的识别原理 三、电磁反向散射RFID系统 1、RFID反向散射耦合方式 一个目标反射电磁波的频率由反射横截面来确定。反射横截面的大小与一系列的参数有关，如目标的大小、形状和材料，电磁波的波长和极化方向等。由于目标的反射性能通常随频率的升高而增强，所以RFID反向散射耦合方式采用特高频和超高频，应答器和读写器的距离大于1 m。 RFID反向散射耦合方式的原理框图如下图所示，图中的阅读器、应答器（电子标签）和天线构成了一个收发通信系统。 三、电磁反向散射RFID系统 2、反向散射调制 雷达技术为RFID的反向散射耦合方式提供了理论和应用基础。当电磁波遇到空间目标时，其能量的一部分被目标吸收，另一部分以不同的强度散射到各个方向。在散射的能量中，一小部分反