《射频识别RFI》PPT课件

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1、第二章电感藕合方式的射频前端电感耦合方式的基础是电感电容(LC)谐振回路和电感线圈产生的交变磁场，它是射频卡工作的基本原理。（磁藕合）反向散射耦合方式的理论基础是电磁波传播和反射的形成，它用于微波电子标签。（电磁场藕合）这两种耦合方式的差异在于所使用的无线电射频的频率不同和作用距离的远近，但相同的都是采用无线电射频技术。实现射频能量和信息传输的电路称为射频前端电路，简称为射频前端。2.1阅读器天线电路一、3种典型的天线电路串联谐振回路并联谐振回路具有初级和次级线圈的耦合电路二、串联谐振回路电路组成及谐振条件三、串联谐振回路谐振特性(1)谐振时，回路电抗

2、X=0，阻抗Z=R为最小值，且为纯阻。(2)谐振时，回路电流最大，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。通常，回路的Q值可达数十到近百，谐振时电感线圈和电容器两端的电压可比信号源电压大数十到百倍，这是串联谐振时所特有的现象，所以串联谐振又称为电压谐振。对于串联谐振回路，在选择电路器件时，必须考虑器件的耐压问题。但这种高电压对人并不存在伤害问题，因为人触及后，谐振条件会被破坏，电流很快就会下降。四、串联谐振回路能量关系五、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。由图2.3谐振

3、曲线可见，回路Q值越高，谐振曲线越尖锐，回路的选择性越好。2、通频带谐振回路的通频带:常用半功率点的两个边界频率之间的间隔表示Q值越高，通频带越窄（选择性越强）。在RFID技术中，为保证通信带宽，在电路设计时应综合考虑Q值的大小。六、对Q值的理解(1)电感的品质因数：(2)回路的Q值：2.2应答器天线电路一、应答器常用芯片及天线电路的连接当Ant.B端通过控制开关与Vss端短按时，谐振回路与工作频率失谐，此时应答器芯片虽然已处于阅读器的射频能量场之内，但因失谐无法获得正常工作所需能量，处于休眠状态。当Ant.B端开路时，谐振回路谐振在工作频率(13.

4、56MHz)上，应答器可获得能量，进入工作状态。在图2.8(a)和(b)中，电感和电容器都是外接于应答器芯片，整个电路被封装在卡中。在图2.8(c)中，电容被集成在芯片内部，仅需要外接电感线圈。e5550是工作频率为125kHz的无源射频卡芯片，其天线电路的连接比较简单，如图2.9所示，电感线圈和电容器为外接。除此之外，e5550芯片还提供电源（Vdd和Vss）和测试(Testl，Test2，Test3)引脚，供测试时快速编程和校验，在射频工作时不用。无源应答器的天线电路多采用并联谐振回路。并联谐振称为电流谐振，在谐振时，电感和电容支路中电流最大，即谐

5、振回路两端可获得最大电压，这对无源应答器的能量获取是必要的。二、并联谐振回路的电路组成与谐振条件三、并联谐振回路谐振特性在并联谐振时，把回路的感抗值（或容抗值）与电阻的比值，称为并联谐振回路的品质因数。在谐振时，并联谐振回路的谐振电阻等于感抗值（或容抗值）的倍，且具有纯阻性。当并联谐振时，电感、电容支路的电流为信号源电流的倍，所以并联谐振又称为电流谐振。四、并联谐振回路的谐振曲线和通频带五、加入负载后的并联谐振回路2.3阅读器和应答器之间的电感耦合一、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（A/m）磁感应强度2、环形短圆柱

6、形线圈的磁感应强度环形短圆柱形线圈的磁场图3、矩形线圈的磁感应强度二、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。2、应答器线圈上感应电压的大小和互感M大小成正比，互感M是两个线圈参数的函数，并且和距离的三次方成反比。3、应答器要能从阅读器获得正常工作的能量，它必须要靠近阅读器，其贴近程度是电感耦合方式RFID系统的一项重要性能指标，也

7、称为工作距离或读／写距离（读距离和写距离可能会不一样，通常读距离大于写距离）。三、应答器谐振回路端电压的计算应答器的等效电路图四、应答器直流电源电压的产生五、负载调制1、耦合电路模型串、并联阻抗的等效互换：2、互感耦合回路的等效阻抗关系3、电阻负载调制电阻负载调制时初、次级回路的等效电路图电阻负载调制数据信息传输的过程图4、电容负载调制电容负载调制时初、次级回路的等等效电路图2.4功率放大电路功率放大电路位于RFID系统的阅读器中，用于向应答器提供能量。阅读器中的功率放大电路采用谐振功率放大器。谐振功率放大器——是指用谐振回路作为匹配网络的功率放大器

8、，统称为谐振功率放大器。功率放大器的分类按照电流的流通角不同分为三类：A类（或称甲类）：电流的