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RFID 负载调制和反向散射调制

我用简单的语言概述了我的理解。在射频识别系统中,通过电磁波实现阅读器与标签之间的通信。根据通信距离,可分为近场和远场;按频率分为低频、高频、超高频……。相应地,阅读器和电子标签之间的数据交换模式也分为负载调节和反向散射调节。相应的射频模块包括:电感耦合射频模块和电磁反向散射耦合射频模块。

一般来说,我们使用低频和高频电感耦合,适用于近场通信;超高频电磁反向散射耦合,适用于远场通信,然后总结标签到阅读器的上行链路通信过程。

一、近场通信

法拉第电磁感应定律通过电感耦合为射频标签提供能量。与变压器类似,当射频标签进入读者产生的磁场区域时,感应电压会在射频标签的线圈上产生。交变感应采用整流器 电压转换为直流电压,经过电压滤波后,射频标签可供电。

近距离低频射频识别系统是通过准静态场的耦合来实现的。在这种情况下,读写器和电子标签之间 天线 能量交换与变压器模型相似,称为负载调制。负载调制实际上是通过改变电子标签天线上负载电阻的连接和断开来改变读写器天线上的电压,实现近距离电子标签对天线电压的振幅调制。负载电压的连接和断开由数据控制,这些数据可以从电子标签传输到读写器。这种调制方法是125kHz和13.56MHz广泛应用于射频识别系统。

二、远场通信

在典型的远场,RFID读写器和RFID电子标签之间的距离是几米,载波波长只有几到几十厘米。读写器和电子标签之间的能量传输是反向散射调制。超高频或微波通常用于电磁反向散射耦合RFID读取距离较远,典型的功能距离一般大于1 m,最大可达10 m典型的工作频率通常是433 MHz、800/900 MHz、2.45 GHz和5.8 GHz。

当电子标签进入电磁场时,电子标签的天线会产生感应电流。与需要感应线圈的电磁感应不同,这里的线圈大多是单偶极子或双偶极子。电磁反向散射耦合的本质是读写器天线辐射的电磁波到达射频标签天线表面后形成反射回波,然后被读写器天线接收。读写器天线辐射的交变电磁能用于耦合过程当于天线的远场情况,如图7-16所示。根据雷达技术,电磁波可以反射到波长一半以上的物体,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P从读写器天线发射出来的,只有一部分(由于自由空间衰减)达到了标签天线。达标功率P1′整流后为标签芯片提供电压。到达功率P1′部分被天线反射,其反射功率为P2。反射功率P2.到达读写器后,通过自由空间接收读写器天线。读写器接收的信号通过收发耦合器电路传输到收发器,放大后通过电路处理获得有用信息。

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节方法实现反射调节。通过与天线并联的额外负载电阻,传输的数据流控制电阻的连接和断开,从而完成标签反射功率的振幅调节。标签反射功率在空间中自由辐射,其中一部分被读写器天线接收,并在收发耦合器解耦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。要发送的数据有两个电平信号,可以用简单的阻抗开关表示(开关闭合表示1,开关断开表示0)。电阻由阻抗开关控制((a))或电容((b)),然后改变天线的发射系数,调制载波信号。

这种数据调制方式与普通数据通信方式大不相同。电子标签通过控制天线开关根据要发送的数据改变匹配程度。这样,从标签返回的数据就被调制到返回的电磁波范围。ASK调制有些相似。

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反射通信与RFID介绍 - 知乎 (zhihu.com)

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标签: 电感5p1

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