第2章-2.2-RFID射频前端电路-1
响应信号
反射器
压电晶体
图4-6 声表面波标签
2 声表面波RFID系统的应用领域及优点
由于声表面波SAW器件工作在射频波段，无源而且抗电磁 干扰能力较强，因此SAW技术实现的电子标签具有一定的独特 优势，是对集成电路（IC）技术的补充。 SAW标签应用领域非常广泛，包括物流管理、路桥收费、 公共交通、门禁控制、防伪、超市防盗、航空行李分拣、邮包跟 踪、流水线控制与跟踪、体育竞赛等。同时也适用于压力、应力、 扭曲、加速度和温度等变化参数的测量，如铁路红外轴温探测系 统的热轴定位、轨道衡、超偏载检测系统、汽车轮胎压力等。 其主要优点如下： （1）读取范围大且可靠，识别距离远。 （2）可使用在金属和液体产品上。 （3）标签芯片与天线匹配简单，制作工艺成本低。 （4）不仅能识别静止物体，而且能识别速度达300km/h的高速 运动物体。 （5）可在高温差（-100℃~300℃）、强电磁干扰等恶劣环境下 使用。
S0(t)=s(t)S1 S1(t)=s(t)S2 式中，s(t)为标签接收到的信号。
Vs
Z1
Za 图 4-6 电子标签的等效电路图
2
反向散射调制的能量传输
电磁波从天线向周围空间发射，会遇到不同的目标。到达 目标的电磁波能量一部分被目标吸收，另一部分以不同的强度散 射到各个方向上去。反射能量的一部分最终返回发射天线。下面 我们看该方式调制的能量传输。 （1）阅读器到标签的能量传输 在距离阅读器距离为R的电子标签处的功率密度为 P G EIRP S TX TX 4R 2 4R 2 式中，PTX为读写器的发射功率，GTX为发射天线的增益， R是标签到读写器天线之间的距离，EIRP为天线的有效辐射功率， 是指读写器发射功率和天线增益的乘积。 在电子标签和发射天线都处于最佳姿态，并且极化方向相 匹配时，电子标签可以吸收的最大功率与阅读器发射信号的功率 密度S成正比： P AS
3 声表面波RFID系统的关键技术
（1）标签编码容量与作用距离 增加反射体数目和改进编码方法，是提高SAW标签编码容量 的主要措施。增加反射体数目会增加芯片长度，并受声表面波传 输损耗和成本限制。即使采用声道折叠、并列声道和转向结构等 来减小芯片长度，但为保持反射回波脉冲均匀，每个反射体的反 射能力应降低，则必然导致回波强度减小，作用距离减小。 （2）应答器和读写器的配合 读写器属于通用简易脉冲雷达系统，RFID系统的性能与读写 器的性能息息相关，技术实现难度取决于比特率、标签性能和编 码调制方法。声表面波标签回波的主要特征是：反射回波幅度小、 涨幅有涨落；但其时间特征可以预知。因此，读写器应有同步时 钟、等时间闸等适应声表面波标签特征的电路，以提高声表面波 标签的性能。
SAW标ห้องสมุดไป่ตู้由叉指换能器和若干反射器组成，如下图所示。
换能器的两条总线与电子标签的天线相连接，阅读器的天 线周期的发送高频询问脉冲，在电子标签天线的接收范围之内， 被接收到的高频脉冲通过叉指换能器转变成声表面波，并在晶体 表面传播。反射器组对入射表面波部分反射，并返回到叉指换能 器，叉指换能器又将反射声表面波脉冲串转变为高频电脉冲串。 如果将反射器组按某种特定的规律设计，使其反射信号表示规定 的编码信息，那么阅读器接收到的反射高频电脉冲串就带有该物 品的特定编码，通过解调与处理，即可达到自动识别的目的。
4.2.1 电感耦合RFID系统
电感耦合工作方式对应于ISO/IEC14443协议。电感耦合电子 标签由一个电子数据作为载体，通常由单个微芯片及天线（大面 积线圈）等组成。在标签中的微芯片工作所需的全部能量由阅读 器发送的感应电磁能提供。高频的强电磁场由阅读器的天线线圈 产生，并穿越线圈横截面和周围空间，以使附近的电子标签产生 电磁感应。
PBack S PTX GTX EIRP 2 2 4R 4R
返回阅读器的功率密度为
S Back PTX GTX (4 ) 2 R 4
接收天线的有效面积为
2 Aw G RX 4
式中，GRX为天线的增益。
可以得出，阅读器接收的标签反射信号的总功率为
PRX PTX GTX GRX 2 S Back Aw 3 4 (4 ) R
1. 能量供应
阅读器天线线圈激发磁场，其中一小部分磁力线穿过电子 标签天线线圈，通过感应，在电子标签的天线线圈上产生电压U， 将其整流后作为微芯片的工作电源。
电容器Cr与阅读器的天线线圈并联，电容器与天线线圈的电 感一起，形成谐振频率与阅读器发射频率相符的并联震荡回路， 该回路的谐振使得阅读器的天线线圈产生较大的电流。 电子标签的天线线圈和电容器C1构成震荡回路，调谐到阅读 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。这两个线圈的结构可以被解释为变压器（变压器的耦 合）。
电磁反向散射耦合基于雷达模型，发射出去的电 磁波碰到目标后反射，同时携带目标信息，依据 的是电磁波的空间传播规律。该方式一般适用于 高频、微波工作的远距离RFID系统，典型的工作 频率：433MHz，915MHz，2.45GHz和5.8GHz。 识别作用距离大于1m，典型作用距离为4~6m。
4.2.3 声表面波标签的识别原理 1 声表面波RFID原理
声表面波（Surface Acoustic Wave, SAW）是传播 于晶体表面的一种机械波，其声速仅为电磁波速的十万 分之一，传播衰耗很小。声表面波器件的功能部分，是 采用现代微电子技术在表面抛光的压电材料基片上制作 的叉指换能器、反射体和耦合栅等金属电极结构，基于 （逆）压电效应，射频信号在经历电磁波---声表面波--电磁波的换能过程中得到处理，达到预定功能要求。以 高频谐振器、带通滤波器为代表的现代声表面波器件， 具有体积小、重量轻、可靠性高、一致性好、功能多及 设计灵活等优点，已成为了先进广泛使用的电子关键元 器件。
RFID工作耦合方式
从电子标签到阅读器之间的通信及能量感应方式 来看，系统一般可以分为两类：电感耦合 （Inductive Coupling）系统和电磁反向散射耦 合（Backscatter Coupling）系统。
电感耦合通过空间高频交变磁场实现耦合，依据 的是电磁感应定律。该方式一般适合于中、低频 工作的近距离RFID系统，典型工作频率： 125kHz，225kHz，和13.56MHz。识别作用距离 一般小于1m，典型作用距离为0~20cm。
传输频率越来越高
传输速度越来越快 传输距离越来越远
应用范围越来越广
1-1 RFID通信的物理学原理①
根据观测点到天线的距离和电磁波的波长，电磁 场区划分为近场区和远场区
1-1 RFID通信的物理学原理②
近场区的通信原理类似于变压器中的电场和 磁场的逆转换，能量的耦合方式为电感耦合 方式。RFID读写器通过天线（线圈）发射能 量和信息重叠的电磁变场信号，而RFID电子 标签通过天线（线圈）获取电磁变场信号来 产生感应电流并读取信号。 远场区电磁场脱离天线的束缚进入空间，通 过电场的辐射来传输能量和信息，能量的耦 合方式为电容耦合方式。
（2）电子标签到阅读器的能量传输 电子标签返回的能量与它的雷达散射截面面积成正比，它 是目标反射电磁波能力的测度。散射面积取决于一系列的参数， 这既包含物体本身的特性，如目标的大小、形状、材料和表面结 构，也包括反射电磁波的特性，如电磁波的波长和极化方向等。 电子标签在空间某个位置接收到阅读器发射的电磁波，一 部分自身吸收用于提供自身工作的能量，另一部分被反射回去， 电子标签反射电磁波的能量为：
以汽车收费站监控的例子说明。 RFID 系统由 Tag 芯 片、天线、读卡器所组成，接收信息并传至计算机系 统处理。
4.2.2 电磁反向散射RFID系统 1 反向散射调制
电磁波从天线向周围空间发射，到达目标的电磁波能量的 一部分（自由空间衰减）被目标吸收，另一部分以不同的强度散 射到各个方向上去。反射能量的一部分最终会返回发射天线，称 其为回波。在雷达技术中，用这种反射波测量目标的距离和方位。 在RFID系统中，利用电磁波反射完成从电子标签到阅读器 的数据传输，主要应用于915MHz、2.45GHz甚至更高频率的系 统中。该RFID系统工作分为以下两个过程： （1）标签接收读写器发射的信号，其中包括已调制载波和 未调制载波。当标签接收的信号没有被调制时，载波能量全部被 转换为直流电压，该电压供给电子标签内部芯片能量；当载波携 带数据或者命令时，标签通过接收电磁波作为自己的能量来源， 并对接收信号进行处理，从而接收读写器的指令或数据。
Tag e
式中，Ae为电子标签的有效面积：
2 Ae GTag 4
GTag为电子标签的天线增益，因此，有： PTag Ae S EIRP GT ag 4R
无源RFID系统的电子标签通过电磁场供电，标签功耗很大， 读写距离越短，性能就越差。RFID电子标签能否工作也主要由 电子标签的工作电压所决定，这也决定了无源RFID系统的识别 距离。但随着 集成电路工艺的发展，射频电子标签芯片本身的 功耗逐渐在降低。目前，典型的低功耗电子标签的工作电压为 1.2V左右，标签本身的功耗可以低至数十微瓦到数微瓦。这使得 无源电子标签的识别距离在无线电发射功率受到限制的情况下可 以达到10m以上。
（3）小型低成本且适合待识别物品的电子标签天线 为增加识别距离和提高识别可靠性，应尽量加大天线尺寸， 但在一些应用中，却希望标签尺寸越小越好。因此，小型且低成 本适合待识别物品的电子标签天线是应用的关键。
（4）封装 标签附着物品和使用环境千差万别，所以其封装结构各有特色。 但是必须达到如下几个要求： ①保证压片芯片在工作寿命期间能耐外部环境应力及变化，不 造成性能劣化。 ②至少不影响或较少影响标签天线的高频电磁波接受效果。 ③固定于待识别物的方法简单、附着牢靠，对物品无损伤。 ④外形美观，与待识别物和谐，满足安全和环保等要求。
RFID第二章答案
射频第二章作业2.1什么是负载调制？什么是电阻负载调制？什么是电容负载调制？它们之间有何不同？答：负载调制是电子标签经常使用的向读写器传输数据的方法。
负载调制通过对电子标签振荡回路的电参数按照数据流的节拍进行调节，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。
在电阻负载调制中，负载并联一个电阻，称为负载调制电阻，该电阻按数据流的时钟接通和断开，开关 S 的通断由二进制数据编码控制。
在电容负载调制中，负载并联一个电容，取代了由二进制数据编码控制的负载调制电阻。
2.2 画出图 2.26 中 P 点处的电压波形，并进一步比较图 2.26 所示电路与图 2.28 （a）所示电路的不同点。
答：图 2.26 所示电路与图 2.28 （a）所示电路的不同点：图 2.26 所示的电路里面加入了滤波电路和跟随电路，而图 2.28 （a）没有。
并且图 2.28 有二极管，来进行确定导通哪个三极管，但是图 2.28 （a）没有，这就使得图 2.28 （a）变成了标准正弦波。
2.3 将图 2.28 （a）改画为阅读器功率放大电路，并具有功率管保护和休眠唤醒功能。
答：这里利用电阻并联电容可以起到功率管保护和休眠唤醒功能。
2.4 画出图 2.30 中中心点 C 处的电压波形图和晶体管VT1电流 i 1和晶体管 VT2电流 i 2的波形图。
答 : 书上给出了VT1电压VA和晶体管VT2电压VA’的波形图。
所以我们用v =ixR ；2.6 给出 E 类功率放大器的电路图，并简述各电路元件的作用。
其中 L1C1构成谐振回路，电容 C2 进行滤波， L2 为晶体管 VT1提供一个稳定的集电极电压。
2.9 在电感耦合方式RFID 系统中，阅读器的射频前端谐振回路的Q值应如何选择？答：Q值一般应在 35~60之间，由带宽决定，通过测试实测电感 L 的大小和 Q值，若 Q值高，为保证通信带宽可用外接电阻的办法来降低 Q值，使 Q满足要求。
射频识别(RFID)原理与应用(第2版)课后双数题答案
1.产品的追溯功能
2.数据的读写功能
3.小型化和多样化的形状
4.耐环境性
5.可重复使用
6.穿透性
7.数据的记忆容量大
2、RFID标签的应用及防伪特点
应用1：2009年五粮液集团投入2亿元的巨资购买R F I D系统，以满足五粮液高端产品对安全防伪和产品追溯管理等功能的需求，构建一个完整的RFID整体解决平台。
1.6什么是1比特应答器?它有什么应用?有哪些实现方法?
答：
11比特应答器是字节为1比特的应答器。
2应用于电子防盗系统。
3射频标签利用二极管的非线性特性产生载波的谐波。
1.8 RRFTD系统中阅读器应具有哪些功能?
答：
①以射频方式向应答器传输能量。
②以应答器中读出数据或向应答器写入数据。
③完成对读取数据的信息处理并实现应用操作。
生成公钥
随机生成数字k作为私钥，我们将其乘以曲线上称为生成点G的预定点，在曲线上的其他位置产生另一个点，即相应的公钥K.
生成器点G被指定为secp256k1标准的一部分，并且对于所有密钥始终相同
5.8说明射频识别中阅读器与应答器的三次认证过程。
答：
三次认证过程
阅读器发送查询口令的命令给应答器，应答器作为应答响应传送所产生的一个随机数RB给阅读器。
第2章电感耦合方式的射频前端
2.2画出图2.26中P点处的电压波形，并进一步比较图2.26所示电路与图2.28(a)所示电路的不同点。
答：
图2.26所示电路与图2.28（a）所示电路的不同点：
图2.26所示的电路里面加入了滤波电路和跟随电路，而图2.28（a）没有。并且图2.28有二极管，来进行确定导通哪个三极管，但是图2.28（a）没有，这就使得图2.28（a）变成了标准正弦波。
RFID电感耦合方式的射频前端工作原理介绍
RFID电感耦合方式的射频前端工作原理介绍引言：IoT的核心技术之一就是RFID，对于RFID的组件RFID读写器和电子标签的工作原理，你了解嘛？其实RFID的两种组件是通过天线进行通信，采用电感耦合的方式进行。
总结要点（1）了解线圈的电感和互感的概念。
（2）了解串并联谐振电路的概念。
（3）RFID读写器的射频前端采用串联谐振电路。
（4）RFID电子标签的射频前端采用并联谐振电路。
（5）RFID的读写器和电子标签通过电感耦合传输信息。
（6）了解负载调制以及功率匹配的概念。
概念解析（1）谐振电路，谐振电路能够有选择性的让一部分频率的信号通过，同时衰减通带外的信号。
（2）谐振电路参数，我们常用谐振频率、品质因数、输入阻抗和频带宽度等参数进行对谐振电路描述。
（3）谐振频率，也就是外部信号以特定的频率输入谐振电路后使的谐振电路的容抗等于感抗，这个特定的频率就是谐振频率，也称之为工作频率。
（4）品质因数，定义为谐振电路的平均储能与功率损耗的比值，我们常用特性阻抗与回路电阻比值表示，故而可知Q因子是一个无量纲参数。
串联谐振和并联谐振串联谐振电路并联谐振电路小总结：（1）串联谐振电路和并联谐振电路的谐振频率计算公式一样。
（2）串联谐振和并联谐振的电阻R越小，也就是电路损耗越小，那么品质因数就越高，也就是信号的选择性越好，同时频带宽度BW也就越窄。
（3）通常实际使用的是有载品质因数，由于外部负载的能量损耗，故而有载品质因数会下降，这是采用计算外部品质因数。
电感耦合电感耦合小总结：（1）RFID读写器和电子标签之间采用电感耦合，读写器通过电感耦合给电子标签提供能量，同时传输信息通信。
电感耦合是符合法拉第电磁感应定律。
（2）电子标签输出电压的调节，电子标签获取的是交流电压，经过全波整流电路、滤波电路和稳压电路后输出直流温度电压。
（3）电子标签通过负载调制的方式向读写器传输数据，也就是负载调制通过对电子标签振荡回路的电参数根据数据流进行调节，进行编码调制传输数据信息。
rfid射频标签电路的原理及应用
RFID射频标签电路的原理及应用概述RFID（Radio Frequency Identification）射频识别技术是一种无线通信技术，通过射频电信号实现非接触式的自动识别和数据传输。
射频标签电路作为RFID系统的核心部件，起到存储和传输数据的重要作用。
本文将介绍RFID射频标签电路的原理和应用。
射频标签电路的原理RFID射频标签电路由射频芯片和天线组成。
射频芯片是实现数据存储和传输功能的核心部件，而天线则负责与外界进行无线通信。
射频芯片一般包含以下模块： 1. 调制解调器：用于将数据进行调制和解调，实现与读写器之间的数据传输。
2. 存储单元：用于存储数据，可以是只读的、可写的或读写保护的存储器。
3. 区域控制器：用于控制射频标签的工作区域和通信方式。
4. 电源管理单元：用于管理射频标签的供电和电池管理。
5. 接口模块：用于与外界设备（如传感器、触发器等）进行连接和数据交换。
天线是RFID射频标签电路与外界进行无线通信的接口，其工作原理基于感应电磁场。
当外界的读写器发出射频信号时，天线会接收到信号并将电能传输给射频芯片，然后射频芯片将接收到的射频信号转换成电能，并将其用于工作。
射频标签电路的应用RFID射频标签电路广泛应用于物流、仓储、供应链等各个领域，并且具有许多优势。
物流和仓储管理射频标签电路可以用于物流和仓储管理中的物品追踪和库存管理。
通过将射频标签粘贴或嵌入到物品上，可以实现物品的自动识别和定位。
这样可以提高物流的运作效率，降低物品丢失和错误出库的风险。
资产管理射频标签电路可以应用于资产管理中，例如企业的设备、工具和贵重物品等。
通过给每个资产贴上射频标签，可以实现对资产的自动盘点、追踪和监控。
这样可以提高资产的利用率和安全性，减少盗窃和遗失的风险。
电子支付射频标签电路可以用于电子支付系统中。
通过将射频标签嵌入到银行卡或手机中，用户可以通过接触式或非接触式的方式进行支付。
这样可以提高支付的便捷性和安全性，减少现金交易的风险。
射频识别(RFID)原理-阅读器天线电路
（2）谐振时，回路电流最 Vs 大，即，且与同相
（3）电感与电容两端电压 的模值相等，且等于外加 电压的Q倍
L
R1
C
I
RL
6
第2章 电感耦合方式的射频前端
• 串联谐振回路
回路的品质因数
RS
Q 0L 1 1 L 1
R 0CR R C R
阻抗
Z
R2 X 2
R2
L
1
C
2
L
R1
C
I
RL
相角
arctan X
L 1
arctan
C
R
R
4
第2章 电感耦合方式的射频前端
• 串联谐振回路
串联回路的谐振条件
RS
X L 1 0
C
Vs
L
R1
C
I
RL
0
1 LC
f0
2π
1 LC
0L
1
0C
L
C
5
第2章 电感耦合方式的射频前端
• 串联谐振回路具有如下特 性：
0
通频带
ω
ω1 ω0 ω2
BW 2 1 2 2 0 20.7 0 f0
2π
2π
2π 2πQ Q
10
第2章 电感耦合方式的射频前端
• 电感线圈的交变磁场
– 安培定理指出，电流流过一个导体时，在此导 体的周围会产生一个磁场 。
a
H i
H i 2πa
11
第2章 电感耦合方式的射频前端
• 电感线圈的交变磁场
– 频率小于135 kHz和为13.56 MHz
射频识别RFID实验教程II
第2章通信电子线路实验部分2.1 振荡器振荡器是用于产生周期性振荡信号的电路。
对于振荡器的输出信号，应该由以下指标来衡量：一是频率，即频率的准确度与稳定度；二是振幅，即振幅的大小与稳定性；三是波形及波形的失真；四是输出功率，要求该振荡器能带动一定的负载。
按照选频网络性质分为LC振荡器和RC振荡器。
2.1.1 电感三点式振荡器图2-1是电感三点式振荡器电路图的原理图。
这种电路的LC并联谐振电路中的电感有首端、中间抽头和尾端三个端点，其交流通路分别与放大电路的集电极、发射极(地)和基极相连，反馈信号取自电感L2上的电压，因此，习惯上将图2-1所示电路称为电感三点式LC振荡电路，或电感反馈式振荡电路。
图2-1 电感三点式振荡器电路图（1）电感三点式振荡器电路振荡频率：考虑L1、L2间的互感，电路的振荡频率可近似表示为:(2-1)（2）电感三点式振荡器电路特点：工作频率范围为几百KHz～几MHz；反馈信号取自于L2，其对f0的高次谐波的阻抗较大，因而引起振荡回路的谐波分量增大，使输出波形不理想。
2.1.2 电容三点式振荡器电容三点式振荡电路，又称考毕兹振荡电路。
如图2-2所示。
Q是三极管，其结构与电感三点式振荡电路相似,只是将电感、电容互换了位置。
该电路的交流通路如图2-3所示：图2-2 电容三端式振荡器图图2-3 电容三端式振荡器等效电路图电容C1、C2和电感L 构成正反馈选频网络，反馈信号取自电容C2 两端，故称为电容三点式振荡电路，也称电容反馈式振荡电路。
反馈信号与输入端电压同相，满足振荡的相位平衡条件，LC谐振回路Q值足够高的条件下，电路的振荡频率近似等于回路的谐振频率。
计算公式如下：(2-2)其中:电容三点式振荡器电路的特点是振荡频率可做得较高,一般可达到100MHz 以上,由于C2对高次谐波阻抗小,使反馈电压中的高次谐波成分较小,因而振荡波形较好。
另外当振荡频率较高时，C1,C2的值很小，三极管的级间电容就会对频率的产生影响。
RFID读写器中的射频接口电路设计
RFID读写器中的射频接口电路设计射频接口电路在RFID读写器中起着至关重要的作用，它负责将射频信号从天线转换为数字信号，以便后续的数据处理与通信。
本文将详细讨论RFID读写器中射频接口电路的设计要点和注意事项。
一、射频接口电路的基本原理RFID读写器的射频接口电路主要由天线、射频模块和数字转换器组成。
天线负责接收和发送射频信号，将其转换为电信号；射频模块负责射频信号的放大和滤波；数字转换器将模拟信号转换为数字信号，并通过通信接口与其他模块进行数据交换。
二、射频接口电路设计要点1. 天线设计天线是RFID读写器中最重要的组成部分，其性能直接影响到读取和写入标签的距离和稳定性。
天线的设计要考虑到频率范围、阻抗匹配和辐射效率等因素。
合理选择合适的天线类型，并对其进行精确的设计和优化，可以提高射频信号的接收和发送效果。
2. 射频模块选型射频模块的选型需要考虑其射频功率、工作频率、灵敏度和数据处理能力等因素。
根据应用需求选择合适的射频模块，确保其拥有高灵敏度和较大的工作范围，以实现标签的远距离读取和写入。
3. 滤波与放大电路设计射频信号经过射频模块后，需要经过滤波电路进行频率稳定和干扰抑制。
滤波电路可采用陷波滤波器、低通滤波器等，根据实际情况进行设计选择。
放大电路负责对射频信号进行放大，以保证信号传输的稳定性和可靠性。
4. 数字转换器设计数字转换器将模拟信号转换为数字信号，并通过通信接口与其他模块进行数据交换。
在设计数字转换器时，需要考虑信号的采样率、分辨率和抗干扰能力等因素。
同时，合理选择通信接口，如UART、SPI或I2C，以实现和处理器之间的高效通信。
三、射频接口电路设计注意事项1. 地址布局与分离射频接口电路设计中，尽量避免高频模块和数字模块之间的交叉布线，特别是尽量避免高频信号和数字信号共用地线。
使用分离的地平面，并进行合理的指导和分割，有助于降低干扰和噪声。
2. 防止射频回耦射频信号传输过程中，需要注意防止射频信号回耦至其他模块或线路中。
第2章电感耦合方式的射频前端教材
L1 i 阅读器
L2
v2
应答器
VD
存储及
C2
C3 控制电路
应答器芯片
11
电感耦合方式的电路结构
射频源
C1
内阻
Rs
L1 i
射频源
vs
R1
阅读器
L1的损耗电阻
磁场 H
L2
v2
应答器
VD
存储及
C2
C3 控制电路
应答器芯片
12
电感耦合方式的电路结构
谐振时高频电流i最大 ，高频电流i产生的磁场 穿过线圈，并有部分磁力线穿过距阅读器电感线圈 L1一定距离的应答器电感线圈L2.
5.8G
30k 300k
3M 30M 300M
3G
30G
0
1k LF
1M HF
UHF 1G
SHF
低频
高频 特高频 超高频
30-300kHz
300-3GHz
3-30MHz
3-30GHz
工作频率分布图
f(Hz)
5
RFID的工作频率
常用：
125k
866～ 13.56M 433M 960M
5.8G
30k 300k
3M 30M 300M
3G
30G
f(Hz)
0
1k LF
1M HF
UHF 1G
SHF
低频
高频 特高频 超高频
30-300kHz
300-3GHz
微波频率
3-30MHz
3-30GHz
工作频率分布图
6
常用：
125k
866～ 13.56M 433M 960M
第2章-2.2-RFID射频前端电路-2PPT课件
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23
物联网射频识别（RFID）技术与应用
2.2 RFID电磁反向散射方式的射频前端
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24
物联网射频识别（RFID）技术与应用
2.2.1 微波射频前端的一般框图
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25
物联网射频识别（RFID）技术与应用
微波RFID的射频前端主要包括发射机电路和接收机电路， 需要处理收、发两个过程。天线接收到的信号通过双工器进入 接收通道，然后通过带通滤波器进入放大器，这时信号的频率 还为射频；射频信号在混频器中与本振信号混频，生成中频信 号；中频信号的频率为射频与本振信号频率的差值，混频后中 频信号的频率比射频信号的频率大幅度降低。发射的过程与接 收的过程相反，在发射的通道中首先利用混频器将中频信号与 本振信号混频，生成射频信号；然后将射频信号放大，并经过 双工器由天线辐射出去。在上述过程中，滤波、放大、本地振 荡器和混频都属于射频前端电路的范畴。
L
I
（2.3）
点击此处. 结束放映
5
物联网射频识别（RFID）技术与应用
3.线圈的互感
两个线圈之间有互感。互感定义为
M 12
12
I1
（2.5）
图2.4 读写器与电子标签之间的互感
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6
物联网射频识别（RFID）技术与应用
2.2.1.2 RFID读写器的射频前端
对读写器天线电路的构造有如下要求。 （1）读写器天线上的电流最大，使读写器线圈产生最大 的磁通； （2）功率匹配，最大程度地输出读写器的能量； （3）足够的带宽，使读写器信号无失真输出。 因此， RFID读写器的射频前端常采用串联谐振电路。
由于外负载消耗能量，使有载品质因数下降。
RFID的射频前端PPT课件
wC
1 2
LI0m2
w是一个不随时间变化的常数，说明回路中存储 的能量保持不变，只在线圈和电容器间相互转换。
从能量的角度看，品质因数Q可表示为
回路储能 Q 2π 每周期耗能
9
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5. 谐振曲线和通频带 1）谐振曲线 回路中电流幅值与外加电压频率之间的关系曲线，称为谐振曲线。
.
I
.
Q1
X1 R1 Rx
R2 X2
上式中
R1 Rx
R2
X
2 2
R22
X
2 2
1
R2 R2 / X 2
2
有
R1
Rx
R2 1 Q12
R2 Q2
=
X
2
2（高Q值时）
R2
由
X1
R22 X 2
R22
X
2 2
1
X2 X 2 / R2
2
有
X1
X2
1
1 Q12
X2
28
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4.3阅读器和应答器之间的电感耦合
B H 0 r
μ0为真空磁导率=4π×10-7H/m
μr为相对磁导率
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2. 环形短圆柱形线圈的磁感应强度
在电感耦合的RFID系统中，阅读器天线电路的电感常采用短圆柱形线圈结构， 如图4-6所示。离线圈中心距离为r处P点的磁感应强度的大小为
Bz
0i1N1a2
2(a2 r2 )3/2
4. 加入负载后的并联谐振回路
Q
QP
1 RP RP
Rs RL
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4.2.3串、并联阻抗等效互换