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RFID电子标签的功能模块

RFID电子标签的功能模块

发布日期:2020-09-04 07:59:58 作者:Ling 点击:15106

rfid电子标签的功能模块
    rfid电子标签由标签芯片和天线构成。标签芯片是电子标签的核心部分,它的功能包括标签信息存储、标签接收信号的处理和标签发射信号的处理;天线是电子标签发射和接收无线信号的装置。RFID电子标签芯片电路的复杂度与标签所具有的功能相兲,芯片电路一般包括电源电路、时钟电路、解调器、编解码器、控制器、存储器和负载调制电路等功能模块。
1.RFID电子标签的电源电路
       一般来说,电源电路的功能是将电子标签天线输入的射频信号整流为标签工作的直流能量。射频前端从电子标签天线获取电流,整流稳压后作为芯片的直流电源,为芯片提供稳压和偏置电路。设计电源电路时,需要综合考虑电子标签天线的匹配问题、功率和电压的效率问题、数据调制的兼容性问题和电路结构复杂度问题。
2.RFID电子标签的时钟电路
        时钟电路提供时钟信号。电子标签天线获取载波信号,频率经过分频后,可以作为电子标签编解码器、存储器和控制器的时钟信号。
3.RFID电子标签数据输入和输出模块
       从读写器传送到电子标签的信息,包括给电子标签下达的命令和传送的数据两部分。从读写器传送到电子标签的命令,通过解调、解码电路送至控制器,控制器实现命令所觃定的操作。从读写器传送到电子标签的数据,经解调、解码后,在控制器的管理下写入电子标签的存储器。
       RFID电子标签送到读写器的数据,在控制器的管理下从存储器输出,经编码器、负载调制电路输出到电子标签天线,再由电子标签天线发射给读写器。
4.RFID电子标签的存储器
电子标签存储器主要分为以下类型。
(1)只读标签存储器
电子标签内部只有只读存储器(Read Only Memory,ROM)。
(2)一次写入只读标签存储器
电子标签内部只有ROM和随机存储器(Random Access Memory,RAM)。
(3)可读写标签存储器
可读写标签存储器主要采用以下方式。
① 电可擦可编程只读存储器
电可擦可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory,EEPROM)是一种掉电后数据不丢失的存储芯片,可以在计算机上或专用设备上擦除已有信息,重新编程。EEPROM 是电感耦合式电子标签主要采用的存储器,EEPROM 的缺点是写入时功耗高,如果频繁重复编程,EEPROM的寽命也是一个很重要的考虑参数。
② 具有静止存取功能的存储器具有静止存取功能的存储器(Static RAM,SRAM)是一种具有静止存取功能的内存,它不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。SRAM的优点是速度快,不需要刷新操作;SRAM的缺点是价格高、体积大、集成度较低。SRAM为了保存数据,需要用辅助电池进行不中断供电,可以用在一些微波频段自带电池的电子标签中。

③ 铁电存储器
铁电存储器(FRAM)的技术核心是铁电,FRAM产品既可以进行非易失性数据存储,又可以像RAM一样操作。FRAM产品将ROM的非易失性数据存储特性,以及RAM的无限次读写、高速读写及低功耗等优势结合在一起。FRAM与EEPROM相比,其写入功耗低(约为EEPROM功耗的1/100)、写入时间短(约为0.1μs,比EEPROM快1 000倍),在射频识别中有广阔的应用前景。

5.RFID电子标签的负载调制模块
读写器天线发射的功率P1,一部分经自由空间到达电子标签,到达电子标签的功率假设为P1';P1'的一部分被电子标签天线反射,反射功率 P2经自由空间返回读写器,被读写器天线接收。在上述过程中,电子标签天线的反射功能,受连接到天线的负载影响,因此可以采用负载调制的方法实现反射调制。反射功率P2是振幅调制信号,振幅调制中包含了存储在电子标签中的识别数据信息。
6.RFID电子标签的天线
电子标签相当于一个无线收发信机,这个收发信机输出的射频信号由电子标签天线以电磁波的形式辐射出去,这个收发信机接收的射频信号也由这个电子标签天线接收下来。可以看出,天线是电子标签发射和接收无线信号的装置。
(1)RFID电子标签天线的设计要求
根据射频识别系统工作方式、频率和应用领域的不同,电子标签的天线结构形式也有所不同,但对电子标签天线设计的基本要求相同。电子标签天线设计的基本要求如下。
① 天线足够小,能够贴到需要的物品上。
② 天线提供最大可能的信号给标签的芯片。
③ 天线有全向或半球覆盖的方向性。
④ 天线的极化都能与读写器的询问信号相匹配。
⑤ 天线与相连的标签芯片阷抗匹配。
⑥ 天线具有健壮性。
⑦ 天线非常便宜。
(2)RFID电子标签天线的类型
电子标签天线的类型,主要取决于电子标签的工作频率和天线所需的电参数,电子标签应用天线的目标,是取得电子标签与读写器间最大的能量传输效果。选择天线类型时,需要考虑许多因素,包括考虑电子标签附着物的射频特性、电子标签与读写器周围的釐属物体和工作频率等因素。电子标签天线的类型,主要有偶极子天线、微带贴片天线和线圈天线等。由于电子标签尺寸的限制,天线的小型化、微型化成为射频识别系统考虑的主要因素,近年来出现了嵌入式线圈天线、分型开槽环天线和低抛面圆极化电磁带隙天线等新型天线,为电子标签的小型化提供了技术保障。
① 低频电子标签天线。
低频电子标签天线基本为线圈型,线圈一般为铜线,缠绕在高磁导率的铁磁棒上,线圈的匝数越多、横截面积越大,天线的效能越好。低频系统读写器的天线一般也采用线圈型,电子标签天线和读写器天线的相互作用相当于变压器,两者的线圈分别相当于变压器的初级线圈和次级线圈。
② 高频电子标签天线。
高频电子标签天线一般也为线线圈型,工作原理与低频电子标签天线基本一样,电子标签天线和读写器天线的相互作用也相当于变压器,两者的线圈分别相当于变压器的初级线圈和次级线圈。但由于高频系统的频率比低频系统的频率高很多,一般高频系统电子标签天线的圈数较少,因此高频电子标签天线比低频电子标签天线容易制作,价格也低。
③ 微波电子标签天线。
微波电子标签天线种类很多,可以是微带天线或对称振子天线等,这些天线的几何尺寸基本是工作波长的几分之一到十分之一。



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