RFID电磁反向散射耦合与调制

发布日期：2021-02-26 09:56:00 作者：Ling 点击：17654

RFID电磁反向散射耦合与调制
1. 电磁反向散射耦合方式基本原理
在典型的远场中，RFID读写器和RFID电子标签之间的距离有几米，而载波波长仅有几到几十厘米。读写器和电子标签之间的能量传输方式为反向散射调制。电磁反向散射耦合方式一般用于超高频或微波RFID标签，读取距离较远，典型的作用距离一般大于1 m，最大可达10 m以上，典型工作频率通常为433 MHz、800/900 MHz、2.45 GHz和5.8 GHz。

电磁反向散射这种通信方式利用的是电磁场，当电子标签进入到电磁场时，电子标签的天线将产生感应电流。不同于电磁感应需要感应线圈，这里的线圈大多是单偶极子或者双偶极子。电磁反向散射耦合的实质是读写器天线辐射出的电磁波到达射频标签天线表面后形成反射回波，反射回波再被读写器天线所接收。在耦合过程中利用的是读写器天线辐射出的交变电磁能，这相当于天线的远场情况，如图7-16所示。从雷达技术中得知，电磁波可以被外形尺寸大于其波长一半的物体所反射，因此标签天线的尺寸需要满足波长的一半，即L>λ/2。

电磁反向散射的原理图如图所示，读写器和标签构成一个完整的收发通信系统。图中功率P1是从读写器天线发射出来的，只有一部分（由于自由空间衰减）到达标签天线。到达标签的功率P1′为标签天线提供电压，整流后为标签芯片供电。到达功率P1′的一部分被天线反射，其反射功率为P2。反射功率P2经自由空间后再到达读写器，被读写器天线接收。读写器接收的信号经收发耦合器电路传输至收发器，放大后经电路处理获得有用信息。

2. 电磁反向散射中的调制方法
电磁反向散射调制是指射频识别系统中无源电子标签将数据发送回读写器时所采用的通信方式。标签天线的反射性能受到连接到天线的负载变化的影响，因此可以采用负载调制方法实现反射调制。通过与天线并联一个附加负载电阻，传输的数据流控制该电阻的接通和断开，从而完成对标签反射功率的振幅调制。标签反射功率在空间自由辐射，其中一部分被读写器天线接收，被收发耦合器解耦合后，送到读写器的接收入口。

RFID电子标签返回数据的方式是控制天线的阻抗，其原理图如图所示。要发送的数据是具有两种电平的信号，可以通过一个简单的“阻抗开关”表示（开关闭合表示“1”，开关断开表示“0”）。由阻抗开关控制电阻（（a））或电容（（b）），进而改变天线的发射系数，完成对载波信号的调制。