RFID电感耦合系统

发布日期：2020-06-22 19:15:12 作者：Ling 点击：15271

RFID 电感耦合系统电感耦合方式对应于ISO/IEC 14443协议。电感耦合RFID电子标签包含一个电子数据载体，而它通常由单个微芯片及用做无线的大面积的线圈组成。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读写器发送的感应电磁能提供。高频的强电磁场由读写器的天线线圈产生，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。因为电感耦合系统使用的频率范围（f<135kHz时，（>2222m；f=13.56MHz时，（=22.1m）内的波长比读写器天线和电子标签天线之间的距离大好多倍（采用电感耦合工作方式的RFID系统的读写器天线和电子标签天线之间的距离不超过10cm），所以可以把电子标签到天线间的电磁场当成简单的交变磁场来考虑。
1.能量供应
发射磁场的一小部分磁力线穿过距离读写器天线线圈一定距离的电子标签天线线圈。通过感应，在电子标签的天线线圈产生一个电容，将其整流后作为微芯片的工作电源。将一个电容器Cr与读写器并联，其中电容器与天线线圈的电感一起形成谐振频率与读写器发射频率相符的并联振荡回路，该回路的谐振使得读写器的天线线圈产生较大的电流，这种方法也用于产生供远距离电子标签工作所需要的能量。
电子标签的天线线圈和电容器C1构成振荡回路，调谐到读写器的发射频率。通过该回路的谐振，电子标签线圈上的电压U达到最大值。这两个线圈的结构也可以解释为变压器（变压器的耦合），变压器的两个线圈之间只存在很弱的耦合。读写器的天线线圈与电子标签之间的功率传输与工作频率?、电子标签线圈的匝数n、被电子标签线圈包围的面积A、两线圈的相对角度及它们之间的距离是呈比例的。随着频率的增加，所需的电子标签线圈的电感表现为线圈匝数n的减少（135kHz：100～1000匝；13.56MHz：3～10匝）。因为电子标签中的感应电压是与频率呈比例的，所以在较高频率的情况下，线圈匝数较少对功率传输效率几乎没有什么影响。
因为电感耦合系统的效率不高，所以它只适用于低电流电路。只有功耗极低的只读电子标签（小于135kHz）可用于1m以上的距离。具有写入功能和复杂安全算法的电子标签的功率消耗较大，因而其作用距离一般为15cm。2.数据传输
电子标签与读写器的数据传输采用负载调制时，其电感耦合是一种变压器耦合，即作为初级线圈的读写器和作为次级线圈的电子标签之间的耦合。只要线圈之间的距离不超过0.16（，并且电子标签处于发送天线的近场范围内，则变压器耦合就有效。
如果把谐振的电子标签放入阅读天线的交变磁场，那么电子标签就可以从磁场获得能量。从供应读写器天线的电流在读写器内阻上产生的压降可以测得此附加功耗。电子标签天线上负载电阻的接通和断开促使读写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读写器了。同时，为了在读写器中回收数据，需要对在读写器天线上测得的电压进行整流，即对经过振幅调制的信号进行解调。另外，由于读写器天线和电子标签天线之间的耦合很弱，所以读写器天线上表示有用信号的电压波动比读写器的输出电压小。在实践中，对于13.56kHz的系统，天线电压（谐振电压）只能得到大约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。如果电子标签的附加负载电阻以很高的时钟频率fH接通或断开，那么，在读写器中，把发送频率区分开并产生两条谱线，此时该信号就容易检测了，这种调制方式也称为副载波调制。而数据传输是在数据流中通过幅度键控（ASK）、频移键控（FSK）或相移键控（PSK）调制来完成的。