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科普知識(shí)
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電感

RFID電感耦合方式的射頻前端工作原理

發(fā)布日期:2022-10-09 點(diǎn)擊率:71

【導(dǎo)讀】IoT的核心技術(shù)之一就是RFID,RFID的兩種組件是通過(guò)天線進(jìn)行通信,采用電感耦合的方式進(jìn)行。接下來(lái)我們一起看一看關(guān)于RFID電感耦合方式的射頻前端工作原理。

 

 

總結(jié)要點(diǎn)

 

(1)了解線圈的電感和互感的概念。

 

(2)了解串并聯(lián)諧振電路的概念。

 

(3)RFID讀寫器的射頻前端采用串聯(lián)諧振電路。

 

(4)RFID電子標(biāo)簽的射頻前端采用并聯(lián)諧振電路。

 

(5)RFID的讀寫器和電子標(biāo)簽通過(guò)電感耦合傳輸信息。

 

(6)了解負(fù)載調(diào)制以及功率匹配的概念。

 

 

概念解析

 

(1)諧振電路,諧振電路能夠有選擇性的讓一部分頻率的信號(hào)通過(guò),同時(shí)衰減通帶外的信號(hào)。

 

(2)諧振電路參數(shù),我們常用諧振頻率、品質(zhì)因數(shù)、輸入阻抗和頻帶寬度等參數(shù)進(jìn)行對(duì)諧振電路描述。

 

(3)諧振頻率,也就是外部信號(hào)以特定的頻率輸入諧振電路后使的諧振電路的容抗等于感抗,這個(gè)特定的頻率就是諧振頻率,也稱之為工作頻率。

 

(4)品質(zhì)因數(shù),定義為諧振電路的平均儲(chǔ)能與功率損耗的比值,我們常用特性阻抗與回路電阻比值表示,故而可知Q因子是一個(gè)無(wú)量綱參數(shù)。

 

串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振

 

串聯(lián)諧振電路

 

并聯(lián)諧振電路

 

小總結(jié):

 

(1)串聯(lián)諧振電路和并聯(lián)諧振電路的諧振頻率計(jì)算公式一樣。

 

(2)串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振的電阻R越小,也就是電路損耗越小,那么品質(zhì)因數(shù)就越高,也就是信號(hào)的選擇性越好,同時(shí)頻帶寬度BW也就越窄。

 

(3)通常實(shí)際使用的是有載品質(zhì)因數(shù),由于外部負(fù)載的能量損耗,故而有載品質(zhì)因數(shù)會(huì)下降,這是采用計(jì)算外部品質(zhì)因數(shù)。

 

電感耦合

 

電感耦合

 

小總結(jié):

 

(1)RFID讀寫器和電子標(biāo)簽之間采用電感耦合,讀寫器通過(guò)電感耦合給電子標(biāo)簽提供能量,同時(shí)傳輸信息通信。電感耦合是符合法拉第電磁感應(yīng)定律。

 

(2)電子標(biāo)簽輸出電壓的調(diào)節(jié),電子標(biāo)簽獲取的是交流電壓,經(jīng)過(guò)全波整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路后輸出直流溫度電壓。

 

(3)電子標(biāo)簽通過(guò)負(fù)載調(diào)制的方式向讀寫器傳輸數(shù)據(jù),也就是負(fù)載調(diào)制通過(guò)對(duì)電子標(biāo)簽振蕩回路的電參數(shù)根據(jù)數(shù)據(jù)流進(jìn)行調(diào)節(jié),進(jìn)行編碼調(diào)制傳輸數(shù)據(jù)信息。

 

(4)負(fù)載調(diào)制有電阻負(fù)載調(diào)制和電容負(fù)載調(diào)制兩種方式,外部負(fù)載要使得功率匹配。

 

 

RFID射頻前端的結(jié)構(gòu)

 

無(wú)論是對(duì)于RFID的讀寫器還是RFID的電子標(biāo)簽,其射頻前端的結(jié)構(gòu)需要滿足要求:

 

(1)RFID讀寫器和電子標(biāo)簽的天線上的電流和感應(yīng)電壓最大化,使得讀寫器線圈產(chǎn)生最大磁通,電子標(biāo)簽線圈的感應(yīng)輸出電壓最大。

 

(2)功率匹配,讀寫器最大程度輸出能量給電子標(biāo)簽,電子標(biāo)簽最大程度耦合讀寫器的能量。

 

(3)需要足夠的頻帶寬度BW,使得讀寫器或者電子標(biāo)簽的信號(hào)無(wú)失真的傳輸。

 

(4)對(duì)于低頻或者高頻的RFID采用電感耦合方式,而對(duì)于射頻(射頻(300K-300G)是高頻的較高頻段;微波頻段(300M-300G)又是射頻的較高頻段)則是采用電磁反向散射方式的。

 

來(lái)源:云主宰蒼穹 

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