RFID系统的电感耦合与负载调制
1. 电感耦合
电感耦合系统通过RFID电子标签与读写器磁场的交互作用而取得能量。读写器和RFID标签两端采用的天线形式均为线圈，耦合的实质是读写器天线线圈的交变磁力线穿过电子标签的天线线圈，并在电子标签的天线线圈中产生感应电压，进而改变读写器天线中的电流。
当RFID电子标签进入这个读写器天线的磁场时，标签天线产生感应电流来提供给标签内的芯片工作。这种耦合过程利用的是读写器天线线圈产生的未辐射出的交变磁能，相当于天线近场情况。如图7-12所示，读写器中的电容Cr与天线线圈并联，一起构成并联振荡回路，其谐振频率与读写器的发射频率一致。该回路的谐振将使得读写器天线线圈产生非常大的电流，由此可以产生能够给电子标签工作所需磁场强度。同样，电子标签的天线线圈和电容Ci一起构成振荡回路，谐振频率也与读写器的发射频率一致。通过该回路的谐振，电子标签线圈上的电压可达到最大值。
电感耦合方式普遍应用于低频和高频电子标签，适合于读取距离较短的场合，一般在1 m以内。电感耦合系统又可以分为密耦合系统和遥耦合系统。
密耦合系统具有很小的作用距离，典型值为0～1 cm。在密耦合系统中电子标签必须插入读写器中或者贴在读写器天线的表面，因此数据载体与读写器之间的密耦合能够提供较大的能量。密耦合系统主要应用于安全要求较高，但对作用距离不作要求的设备中，如电子门锁系统或带有计数功能的非接触IC卡系统。
遥耦合系统的典型作用距离可以达到1 m。遥耦合系统又可细分为近耦合系统（典型作用距离为15 cm）与疏耦合系统（典型作用距离为1 m）两类。
遥耦合系统的典型工作频率为13.56 MHz，也有一些其他频率，如6.75 MHz、27.125 MHz等。在ISO/IEC标准中，14443标准和15693标准分别针对近耦合系统和疏耦合系统。遥耦合系统目前仍然是低成本射频识别系统的主流。
2. 电阻负载调制
电感耦合方式的RFID系统中，电子标签向读写器传输数据通常采用负载调制方法。负载调制通过对电子标签振荡回路的电参数按照二进制数据流进行调节，使电子标签阻抗的大小和相位随之改变，从而完成调制的过程。负载调制技术主要有电阻负载调制和电容负载调制两种方式。
电阻负载调制的电路原理图如图所示，在电阻负载调制中，负载RL并联一个电阻Rmod，Rmod称为负载调制电阻。根据二进制数据流的接通或断开，开关S的通断由二进制数据编码控制，从而控制是否将Rmod接入电路。
当二进制数据编码为“1”时，开关S接通，电子标签的负载电阻相当于RL和Rmod并联，因此负载变小。由并联谐振（本书2.2节）可知，如果并联电阻比较小，即当电子标签的负载电阻比较小时，品质因数Q值将降低，这将导致谐振回路两端的电压下降。当电子标签谐振回路两端的电压发生变化时，由于线圈电感耦合，这种变化进而会传输给读写器，表现为读写器线圈两端电压的振幅发生变化，因此实现对读写器电压的调幅。
上述分析说明，开关S接通或断开，会使电子标签谐振回路两端的电压发生变化，进而影响到读写器天线线圈两端的电压。电阻负载调制的波形变化过程如图7-14所示。可以看出，图7-14（d）与图7-14（a）的二进制数据编码一致，表明电阻负载调制完成了信息传输的工作。
3. 电容负载调制
电容负载调制的电路原理图如图所示，在电容负载调制中，负载RL并联一个电容Cmod，与电阻负载调制相比，由二进制数据编码控制的Cmod取代了负载调制电阻Rmod。
在电容负载调制中，由于接入了电容Cmod，电子标签回路失谐，又由于读写器与电子标签的耦合作用，导致读写器也失谐。开关S的通断控制电容Cmod按数据流的时钟接通和断开，使电子标签的谐振频率在两个频率之间转换。通过定性分析可知，电容Cmod的接入使电子标签电感线圈上的电压下降。由于电子标签电感线圈上的电压下降，使读写器电感线圈上的电压上升。电容负载调制的波形变化与电阻负载调制的波形变化相似，但此时读写器电感线圈上电压不仅发生振幅的变化，也发生相位的变化。
