第2章 电感耦合方式的射频前端(1)PPT课件
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第-03-章--RFID的无线通信原理--电感耦合通信PPT课件
如果读写器线圈的圈数为N1，电 子标签线圈的圈数为N2，线圈都为
圆形，线圈的半径分别为R1、R2，
两个线圈圆心之间的距离为d，两
个线圈平行放置，其中一个线圈的
半径远小于d时，则两个线圈之间
2021的互感M12=?
5
二、RFID读写器的射频前端
⒈ RFID读写器的射频前端电路结构
射频前端：实现射频能量和信息传输的射频前端电路。
电子标签天线功能：低频和高频RFID电子标签的天线用于耦合读写器天
线的磁通，该磁通向电子标签提供电源，并在读写器与电子标签之间传
递信息。
电子标签天线构造要求：
电子标签天线上感应的电压最大，以使电子标签线圈输出最大的
电压。
功率匹配，以最大程度地耦合来自读写器的能量。
足够的带宽，以使电子标签接收的信号无失真。
二进制数据编码信号用于控制开关S。当二进制数据编码信号为1时，设
开关S闭合，则此时应答器负载电阻为RL和Rmod并联；当二进制数据编码
信号为0时，开关S断开，应答器负载电阻为RL。
电阻负载调制时，应答器的负载电阻值有两个对应值，即RL（S断开时）
和RL与Rmod的并联值RL//Rmod（S闭合时）。显然，RL//Rmod小于RL。
射频前端电路结构？
并联谐振电路
并联谐振电路的组成？
电感、电容并联而成
2021
C
14
⒉ 并联谐振
特性参数：
谐振频率
品质因素
输入阻抗
电感L：储存磁能并产生感抗
带宽
XL=? 电容C：储存电场能并产生容抗
XC=? 谐振条件：当电感L储存的平均磁能与电容C储存的平均场能相等时，电
路产生谐振，此时电感L的感抗和电容C的容抗相互抵消，输入阻抗为纯
射频耦合器讲解ppt课件
on功分器
Wilkinson功分器设计
z 2
•
V1 V 0 V 1 jV0 1 / 1
x
2 2 2 2
V1 jV0 2
66
Wilkinson功分器设计
•
77
Wilkinson功分器设计
•
设计一个频率为f0、用于50系统阻抗的等分微带功分器，并且绘出回波损耗S11、
88
•
图5-40 等分微带功分器的频响
二、基于HFSS的环形定向耦合器设计
9
环形定向耦合器
•
10
环形定向耦合器
•
11
环形定向耦合器
• 使用HFSS软件设计了一个环形定向耦合器，此环形耦
合器使用带状线结构。耦合器的工作频率为4GHz，带 状线介质层厚度为2.286mm，介质材料的相对介电常 数和损耗正切分别为2.33和0.000429；带状线的金属层 位于介质层的中央；端口负载皆为50Ω。环形耦合器 的HFSS模型如图所示。
• 5后处理：S参数扫频曲线、S矩阵
14
环形定向耦合器
仿真分析结束后，绘制出的S参数曲线如下图所示。
Y1
Name
X
Y
m10.00 4.0000 -2.9391
-5.00
-10.00
-15.00
-20.00
-25.00
-30.00
-35.00
-40.00 1.00
2.00
XY Plot 1
m1
3.00
1端口
2端口
3端口 Wilkinson功分器
参考地(后面略去)
44
Wilkinson功分器设计
• 奇--偶模理论 • 为简化起见，将所有阻抗对特性阻抗Z0归一化，1端口以两个归一
Wilkinson功分器设计
z 2
•
V1 V 0 V 1 jV0 1 / 1
x
2 2 2 2
V1 jV0 2
66
Wilkinson功分器设计
•
77
Wilkinson功分器设计
•
设计一个频率为f0、用于50系统阻抗的等分微带功分器，并且绘出回波损耗S11、
88
•
图5-40 等分微带功分器的频响
二、基于HFSS的环形定向耦合器设计
9
环形定向耦合器
•
10
环形定向耦合器
•
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环形定向耦合器
• 使用HFSS软件设计了一个环形定向耦合器，此环形耦
合器使用带状线结构。耦合器的工作频率为4GHz，带 状线介质层厚度为2.286mm，介质材料的相对介电常 数和损耗正切分别为2.33和0.000429；带状线的金属层 位于介质层的中央；端口负载皆为50Ω。环形耦合器 的HFSS模型如图所示。
• 5后处理：S参数扫频曲线、S矩阵
14
环形定向耦合器
仿真分析结束后，绘制出的S参数曲线如下图所示。
Y1
Name
X
Y
m10.00 4.0000 -2.9391
-5.00
-10.00
-15.00
-20.00
-25.00
-30.00
-35.00
-40.00 1.00
2.00
XY Plot 1
m1
3.00
1端口
2端口
3端口 Wilkinson功分器
参考地(后面略去)
44
Wilkinson功分器设计
• 奇--偶模理论 • 为简化起见，将所有阻抗对特性阻抗Z0归一化，1端口以两个归一
射频识别RFIPPT课件讲课教案
• 因此，B类推挽电路必须具有两管交替工作 和输出波形合成两个功能。
典型应用电路
• 1、电路工作原理 • 2、功率传输
等效电路
符号含意
• v 1 是P点的电压，
• R s 是晶体管 VT 2 和VT 3 的导通电阻，
•
R2
是
VT
和
2
VT
3
两管发射极所接电阻(10 Ω )，
• R 1 是电感 L 1 的损耗电阻，
一、电感线圈的交变磁场
• 1、直线载流体的磁场强度H和磁感应强度B
• 磁场强度
•
H i （A/m）
• 磁感应强度 2a
B0rH
• 2、环形短圆柱形线圈的磁感应强度
Bz
0i1N1a2
2a2 r2
3 2
0Hz
环形短圆柱形线圈的磁场图
• 3、矩形线圈的磁感应强度
B
4
a2 0 2N 1b ai2b 2r2a22 1r2b22 1r2
电流 的大i1 小必须合理设计。
②应答器进入阅读器的能量场内
(M≠0)
• •
Q Q0 , i1 i1 ；
随着M的增大，R f 1 增加，Q
和
i
1
会下降；
• 因此，功率放大电路在空载设计好后，不
会因应答器的进入造成电子器件的损坏。
• 要 但使Q Lη 高越，小则则选Q频越L 的大作越用好变，差Q 。L 越小越好。
二、应答器线圈感应电压的计算
• 1、阅读器线圈和应答器线圈之间的耦合像变压器 耦合一样，初级线圈（阅读器线圈）的电流产生 磁通，该磁通在次级线圈（应答器线圈）产生感 应电压。因此，也有人称电感耦合方式为变压器 耦合方式。但这种耦合的初、次级是独立可分离 的，耦合通过空间电磁场实现。
典型应用电路
• 1、电路工作原理 • 2、功率传输
等效电路
符号含意
• v 1 是P点的电压，
• R s 是晶体管 VT 2 和VT 3 的导通电阻，
•
R2
是
VT
和
2
VT
3
两管发射极所接电阻(10 Ω )，
• R 1 是电感 L 1 的损耗电阻，
一、电感线圈的交变磁场
• 1、直线载流体的磁场强度H和磁感应强度B
• 磁场强度
•
H i （A/m）
• 磁感应强度 2a
B0rH
• 2、环形短圆柱形线圈的磁感应强度
Bz
0i1N1a2
2a2 r2
3 2
0Hz
环形短圆柱形线圈的磁场图
• 3、矩形线圈的磁感应强度
B
4
a2 0 2N 1b ai2b 2r2a22 1r2b22 1r2
电流 的大i1 小必须合理设计。
②应答器进入阅读器的能量场内
(M≠0)
• •
Q Q0 , i1 i1 ；
随着M的增大，R f 1 增加，Q
和
i
1
会下降；
• 因此，功率放大电路在空载设计好后，不
会因应答器的进入造成电子器件的损坏。
• 要 但使Q Lη 高越，小则则选Q频越L 的大作越用好变，差Q 。L 越小越好。
二、应答器线圈感应电压的计算
• 1、阅读器线圈和应答器线圈之间的耦合像变压器 耦合一样，初级线圈（阅读器线圈）的电流产生 磁通，该磁通在次级线圈（应答器线圈）产生感 应电压。因此，也有人称电感耦合方式为变压器 耦合方式。但这种耦合的初、次级是独立可分离 的，耦合通过空间电磁场实现。
射频耦合器讲解 ppt课件
6.00
7.00
PPT课件
15
PPT课件
16
m1
3.00
4.00
5.00
Freq [GHz]
Coupler ANSOFT
Curve Info
dB(St(T1,T1)) Setup1 : Sw eep1
dB(St(T1,T2)) Setup1 : Sw eep1
dB(St(T1,T3)) Setup1 : Sw eep1
dB(St(T1,T4)) Setup1 : Sw eep1
PPT课件
12
环形定向耦合器
•
PPT课件
13
环形定向耦合器
• HFSS设计步骤 • 1求解类型：终端驱动求解 • 2建模操作
模型原型：正多边体、矩形面、圆面
模型操作：复制、合并、相减
• 3设置边界条件和激励
边界条件：理想导体边界
端口激励：波端口激励
• 4求解设置
求解频率：4GHz
扫频设置：快速扫频，频率范围1-7GHz
PPT课件
8
•
图5-40 等分微带功分器的频响
二、基于HFSS的环形定向耦合器设计
PPT课件
9
环形定向耦合器
•
PPT课件
10
环形定向耦合器
•
PPT课件
11
环形定向耦合器
• 使用HFSS软件设计了一个环形定向耦合器，此环形耦
合器使用带状线结构。耦合器的工作频率为4GHz，带 状线介质层厚度为2.286mm，介质材料的相对介电常 数和损耗正切分别为2.33和0.000429；带状线的金属层 位于介质层的中央；端口负载皆为50Ω。环形耦合器 的HFSS模型如图所示。
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。
射频前端基本架构及工作原理解析
声学滤波器分类（按工艺材料）
声学滤波器
SAW滤波器
BAW滤波器
普通SAW
声表面滤波器—— 技术成熟且仍在发 展，低成本，应用 广泛
TC-SAW
温度补偿滤波器—— 弥补普通SAW温度 变化大的缺陷，制造 复杂度和成本更高
I.H.P-SAW
高频SAW滤波器— —高Q值、低TCF、 高散热性，可满足滤 波器小型化的需求
双工器的内部结构
双工器的外部引线
7
1.3、功率放大器PA： 放大射频信号进行发射
功率放大器（PA，Power Amplifier）是射频前端的核心部件，利用三极管的电流控制作用或场效应管 的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。 PA主要用于发射链路，通过把发射通道的微弱射频信号放大，使信号成功获得足够高的功率，从而实 现更高通信质量、更强电池续航能力、更远通信距离。PA的性能可以直接决定通信信号的稳定性和强 弱。
晶圆(4寸晶圆为主)采用光刻、镀膜等工艺进行图形化处理， 实现压电薄膜的制作是关键的工艺环节，材料主要为氯化
芯片表面结构和制作工艺较简单
铝(AIN)和氧化锌(ZnO)
成本 优势
较低 (≈0.1-0.5美金）
体积小于传统的陶瓷滤波器， 设计灵活性大、技术成熟、可靠性高
高（>1美金）
适用于高频、温度变化不敏感、声波垂直传播方式易于小 型化，尺寸随频率升高而缩小
功率放大器以三极管/场效应管为核心，通过匹配网络 放大成为功率信号
8
1.3、功率放大器PA： 放大射频信号进行发射
随着半导体材料的不断发展，功率放大器也经历了CMOS、GaAs、GaN三大技术路线。第一代半导体材 料是CMOS，技术成熟且产能稳定。第二代半导体材料主要使用GaAs或SiGe，有较高的击穿电压，可 用于高功率、高频器件应用。第三代半导体材料GaN在性能上显著强亍GaAs，但成本较高。 目前移动端民用市场主要采用GaAs 作为功放，而GaN在部分基站端应用率先实现替代。未来GaN将成 为高射频、大功耗应用的主要方案。
声学滤波器
SAW滤波器
BAW滤波器
普通SAW
声表面滤波器—— 技术成熟且仍在发 展，低成本，应用 广泛
TC-SAW
温度补偿滤波器—— 弥补普通SAW温度 变化大的缺陷，制造 复杂度和成本更高
I.H.P-SAW
高频SAW滤波器— —高Q值、低TCF、 高散热性，可满足滤 波器小型化的需求
双工器的内部结构
双工器的外部引线
7
1.3、功率放大器PA： 放大射频信号进行发射
功率放大器（PA，Power Amplifier）是射频前端的核心部件，利用三极管的电流控制作用或场效应管 的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。 PA主要用于发射链路，通过把发射通道的微弱射频信号放大，使信号成功获得足够高的功率，从而实 现更高通信质量、更强电池续航能力、更远通信距离。PA的性能可以直接决定通信信号的稳定性和强 弱。
晶圆(4寸晶圆为主)采用光刻、镀膜等工艺进行图形化处理， 实现压电薄膜的制作是关键的工艺环节，材料主要为氯化
芯片表面结构和制作工艺较简单
铝(AIN)和氧化锌(ZnO)
成本 优势
较低 (≈0.1-0.5美金）
体积小于传统的陶瓷滤波器， 设计灵活性大、技术成熟、可靠性高
高（>1美金）
适用于高频、温度变化不敏感、声波垂直传播方式易于小 型化，尺寸随频率升高而缩小
功率放大器以三极管/场效应管为核心，通过匹配网络 放大成为功率信号
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1.3、功率放大器PA： 放大射频信号进行发射
随着半导体材料的不断发展，功率放大器也经历了CMOS、GaAs、GaN三大技术路线。第一代半导体材 料是CMOS，技术成熟且产能稳定。第二代半导体材料主要使用GaAs或SiGe，有较高的击穿电压，可 用于高功率、高频器件应用。第三代半导体材料GaN在性能上显著强亍GaAs，但成本较高。 目前移动端民用市场主要采用GaAs 作为功放，而GaN在部分基站端应用率先实现替代。未来GaN将成 为高射频、大功耗应用的主要方案。
电感耦合方式的射频前端
电感耦合方式的射频前端射频（Radio Frequency, RF）前端是无线通信系统中一个重要的部件，它负责接收和发送无线信号。
电感耦合方式是一种常用于射频前端的连接方式，它通过电感器件来实现信号的传输和耦合。
本文将详细介绍电感耦合方式的射频前端，包括其原理、应用和优缺点等。
原理电感耦合方式的射频前端采用电感器件来进行信号的耦合和传输。
其原理是利用电感的感应作用，将输入信号通过电感的磁场耦合到输出端，从而实现信号的传输。
电感耦合方式通常包含一个输入电感和一个输出电感。
输入电感将信号输入到射频前端，而输出电感将信号输出到下一级电路。
通过调节电感的参数，如感应系数和自感系数等，可以实现对信号的传输和耦合的精确控制。
应用电感耦合方式的射频前端在无线通信系统中有着广泛的应用。
1. 无线通信电感耦合方式的射频前端可以用于各种无线通信系统，如移动通信、卫星通信和无线网络等。
它可以实现对无线信号的接收、放大和发送等功能，为无线通信提供了关键的连接方式。
2. 射频识别（RFID）射频识别技术是一种无线识别技术，通过射频信号实现对物体的识别和跟踪。
电感耦合方式的射频前端在RFID系统中扮演着重要的角色，它可以将射频信号传输到读写器和标签之间，实现对标签的读取和写入操作。
3. 无线充电近年来，无线充电技术得到了广泛的应用。
电感耦合方式的射频前端可以用于无线充电系统中，通过电感耦合将电能传输到无线充电设备中，实现对设备的充电。
这种方式的充电方式相比传统的插座充电更为便捷和灵活。
优缺点电感耦合方式的射频前端具有以下优点和缺点：优点•传输效率高：电感耦合方式可以实现高效的信号传输和耦合，提高了系统的传输效率。
•灵活性强：电感耦合方式可以通过调节电感参数来实现对信号的精确控制，具有较高的灵活性。
•结构简单：电感耦合方式的射频前端结构相对简单，易于制造和维护。
缺点•磁场干扰：电感耦合方式容易受到外部磁场的干扰，可能会影响信号质量。
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
点击此处. 结束放映
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
点击此处. 结束放映
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。
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Ant.A
C1
MCRF355
L
Ant.B
C2
VSS C1>C2
（b）短接电容
Ant.A
L1
MCRF360
C=100pF Ant.B
L2
L1>L2
VSS
（c）短接电感
（具有内部谐振电容）
17
第2章 电感耦合方式的射频前端
• e5550芯片的天线电路
– 工作频率为125 kHz，电感线圈和电容器为外接。
天线 1
L
C
Test
1.47 mm
天线 2
Vdd VSS
2.37 mm
18
第2章 电感耦合方式的射频前端
• 并联谐振回路
– 串联谐振回路适用于恒压源，即信号源内阻很小的情况。 – 如果信号源的内阻大，应采用并联谐振回路。
– 在研究并联谐振回路时，采用恒流源（信号源内阻很大） 分析比较方便。
IS
C
• 电感耦合方式的基础是电感电容（LC）谐振回路及电 感线圈产生的交变磁场，它是射频卡工作的基本原理。 基于雷达探测目标的反向散射耦合方式的基础是电磁 波传播和反射的形成，它用于微波电子标签。
• 实现射频能量和信息传递的电路称为射频前端电路， 简称为射频前端。
2
第2 章 电感耦合方式的射频前端
• 2.1 阅读器天线电路
容器两端电压可比信号源电压大数十到百倍，在选择电路器件 时，必须考虑器件的耐压问题，
8
第2章 电感耦合方式的射频前端
• 谐振曲线
I
R
I0 R j(L
1
)
1
j
0
L
1 (
0 )
1
1
jQ(
0 )
C
R 0
0
取其模值
Im I0m
1
2
1 Q2
0
0
1
2
1
Q
2 0
1
1 2
9
第2章 电感耦合方式的射频前端
《RFID原理与应用》第2版
单承赣 教授
第2 章 电感耦合方式的射频前端
• 射频识别技术在工作频率13.56 MHz和小于135 kHz时， 基于电感耦合方式（能量及信息传递以电感耦合方式 实现），在更高频段基于雷达探测目标的反向散射耦 合方式（雷达发射电磁波信号碰到目标后携带目标信 息返回雷达接收机）。
波长（m） >2222 22.1
r（m） >353 3.5
16
第2章 电感耦合方式的射频前端
2.2 应答器的天线电路
– Microchip 公司的13.56 MHz应答器（无源射频 卡）MCRF355和MCRF360芯片的天线电路
Ant.A
L1 C
MCRF355
Ant.B
L2 VSS
L1> L2
（a）短接电感
效电阻，RS是信号源 Vs
RS
的内阻，RL是负载电阻，
回路总电阻值
Vs
R=R1+RS+RL。
L
R1
C
I
RL
4
第2章 电感耦合方式的射频前端
• 串联谐振回路
回路电流 I RS
I Vs Vs
Vs
Vs
Z
R jX
R
j
L
1
C
阻抗
Z
R2 X 2
R2
L
1
C
2
L
R1
C
I
RL
相角
arctan X
Z
(R1 Rx )
jX1
R2 ( jX 2 ) R2 jX 2
R2
X
2 2
R22
X
2 2
j R22 X 2
R22
X
2 2
R1 Rx
R2
X
2 2
R22
X
2 2
1
R2 R2 / X 2
2
X1
R22 X 2
R22
X
2 2
1
X2 X 2 / R2
2
21
第2章 电感耦合方式的射频前端
L
L
C C
（a）串联谐振回路
（b）并联谐振回路
次级线圈 初级 线圈
C2
C1
（c）具有初级和次级线圈的耦合电路
在阅读器中，串联谐振回路具 有电路简单、成本低，激励可 采用低内阻的恒压源，谐振时 可获得最大的回路电流等特点， 被广泛采用。
3
第2章 电感耦合方式的射频前端
• 串联谐振回路
R1是电感线圈L损耗的等
（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
7
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
Vs
L
R1
C
I
RL
通常，回路的Q值可达数十到近百，谐振时电感线圈和电
X
线圈
i1
a O
r
Y
v1=V1msin(ωt)
BZ
2
0i1 N1a 2
a2 r2 3 2
0 H Z
P
BZ Z
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第2章 电感耦合方式的射频前端
• 电感线圈的交变磁场
– 磁感应强度B和距离r的关系
X
线圈
i1
a O
r
Y
v1=V1msin(ωt)
r<<a时
BZ
0
i1N1 2a
r>>a时
P
BZ
0
i1 N1a 2 2r3
ICP ILP
L
R1
（a）损耗电阻和电感串联
IS
L
C
RP
（b）损耗电阻和回路并联 19
第2章 电感耦合方式的射频前端
• 并联谐振回路 整个回路的有载品质因数
Q
QP
1 RP RP
Rs RL
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第2章 电感耦合方式的射频前端
• 串并联阻抗等效互换
X1
Rx
A
R1 B
（a）串联电路
A
X2
R2
B
（b）并联电路
2π
2π
2π 2πQ Q
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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
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第2章 电感耦合方式的射频前端
• 电感线圈的交变磁场
– 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 。
• 谐振曲线
Im/Iom 1
Q1>Q2 Q1 Q2
ω0
ω
串联谐振ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ路的谐振曲线
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第2章 电感耦合方式的射频前端
• 通频带
Im/Iom 1 0.707
谐振回路的通频带通常用半 功率点的两个边界频率之间 的间隔表示，半功率的电流 比Im/I0m为0.707
0
通频带
ω
ω1 ω0 ω2
BW 2 1 2 2 0 20.7 0 f0
L 1
arctan
C
R
R
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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
1 f0 2π LC
0L
1
0C
L
C
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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：
（1）谐振时，回路电抗X= 0，阻抗Z=R为最小值， RS 且为纯阻
0 H Z
BZ Z
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第2章 电感耦合方式的射频前端
• 电感线圈的交变磁场
– 磁感应强度B和距离r的关系
r>>a时
BZ
0
i1 N1a 2 2r3
0 H Z
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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
频率 <135 kHz 13.56 MHz