RFID电感耦合方式的射频前端工作原理
mouser 2021-09-17

IoT的核心技术之一就是RFID,对于RFID的组件RFID读写器和电子标签的工作原理,你了解嘛?其实RFID的两种组件是通过天线进行通信,采用电感耦合的方式进行,接下来我们一起看一看关于RFID电感耦合方式的射频前端工作原理!

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总结要点

(1)了解线圈的电感和互感的概念。

(2)了解串并联谐振电路的概念。

(3)RFID读写器的射频前端采用串联谐振电路。

(4)RFID电子标签的射频前端采用并联谐振电路。

(5)RFID的读写器和电子标签通过电感耦合传输信息。

(6)了解负载调制以及功率匹配的概念。

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概念解析

(1)谐振电路,谐振电路能够有选择性的让一部分频率的信号通过,同时衰减通带外的信号。

(2)谐振电路参数,我们常用谐振频率、品质因数、输入阻抗和频带宽度等参数进行对谐振电路描述。

(3)谐振频率,也就是外部信号以特定的频率输入谐振电路后使的谐振电路的容抗等于感抗,这个特定的频率就是谐振频率,也称之为工作频率。

(4)品质因数,定义为谐振电路的平均储能与功率损耗的比值,我们常用特性阻抗与回路电阻比值表示,故而可知Q因子是一个无量纲参数。

串联谐振和并联谐振

“串联谐振电路”串联谐振电路
“并联谐振电路”并联谐振电路

小总结:

(1)串联谐振电路和并联谐振电路的谐振频率计算公式一样。

(2)串联谐振和并联谐振的电阻R越小,也就是电路损耗越小,那么品质因数就越高,也就是信号的选择性越好,同时频带宽度BW也就越窄。

(3)通常实际使用的是有载品质因数,由于外部负载的能量损耗,故而有载品质因数会下降,这是采用计算外部品质因数。

电感耦合

“电感耦合”电感耦合

小总结:

(1)RFID读写器和电子标签之间采用电感耦合,读写器通过电感耦合给电子标签提供能量,同时传输信息通信。电感耦合是符合法拉第电磁感应定律。

(2)电子标签输出电压的调节,电子标签获取的是交流电压,经过全波整流电路、滤波电路和稳压电路后输出直流温度电压。

(3)电子标签通过负载调制的方式向读写器传输数据,也就是负载调制通过对电子标签振荡回路的电参数根据数据流进行调节,进行编码调制传输数据信息。

(4)负载调制有电阻负载调制和电容负载调制两种方式,外部负载要使得功率匹配。

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RFID射频前端的结构

无论是对于RFID的读写器还是RFID的电子标签,其射频前端的结构需要满足要求:

(1)RFID读写器和电子标签的天线上的电流和感应电压最大化,使得读写器线圈产生最大磁通,电子标签线圈的感应输出电压最大。

(2)功率匹配,读写器最大程度输出能量给电子标签,电子标签最大程度耦合读写器的能量。

(3)需要足够的频带宽度BW,使得读写器或者电子标签的信号无失真的传输。

(4)对于低频或者高频的RFID采用电感耦合方式,而对于射频(射频(300K-300G)是高频的较高频段;微波频段(300M-300G)又是射频的较高频段)则是采用电磁反向散射方式的。 

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