第9章微波RFID技术

第9章微波RFID技术第一页，共36页。第9章

微波RFID技术9.1概述9.1.1与HF、低频RFID技术的比较RFID技术中微波频段通常所用频率是433MHz，860~960MHz，2.45GHz，5.8GHz工作距离：具有较远的读写距离，通常为大于1m耦合方式：多采用反向散射方式而不是电感耦合方式天线：尺寸较小防碰撞：必须有较快、有效的处理碰撞的能力应答器功能：还可集成有传感器，例如温度传感器、应力传感器等

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微波RFID技术9.1.2标准概况

ISO/IEC空中接口标准空中接口标准采用ISO/IEC18000标准ISO/IEC18000-7是433MHz标准ISO/IEC18000-6是860~930MHz标准ISO/IEC18000-4是2.45GHz标准行业标准EPCglobalUIC（UbiquitousIDCenter）3第三页，共36页。第9章

微波RFID技术9.2天线技术基础天线的作用是将发送器送来的高频电流变换为无线电波并传送到空间，或将空间传来的无线电波转变为能接收的高频电流是一种能量转换器件一般都是可逆的，即同一副天线既可用作接收天线，也可用作发射天线4第四页，共36页。第9章

微波RFID技术9.2.1基本元的辐射

天线可分割为无限多个基本元，元上载有交变的电流和磁流。基本元上的电（磁）流的振幅、相位和方向均假设是相同的。基本元可分为三类：电流元、磁流元和面元。电流元上载有交变电流，称为电基本振子。磁流元上载有交变磁流，称为磁基本振子。5第五页，共36页。第9章

微波RFID技术1.电基本振子6第六页，共36页。第9章

微波RFID技术电基本振子的场可分三种区域近区场：Kr<<1中间区：介于远区和近区之间2.磁基本振子远区场：Kr>>17第七页，共36页。第9章

微波RFID技术9.2.2天线的电参数1.发射天线的电参数效率输入阻抗辐射方向主瓣宽度与副瓣ZAin=RAin+jXAin

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微波RFID技术发射天线的电参数方向系数极化：在最大辐射方向上电场矢量端点运动的轨迹，分为线极化、圆极化和椭圆极化增益系数工作频带宽度接收天线的电参数有效面积噪声温度干扰和干扰抑制9第九页，共36页。第9章

微波RFID技术9.3RFID系统常用天线

9.3.1对称振子天线

1.辐射场与方向图对称振子天线

对称振子直径2aλ时

对称振子的方向性函数10第十页，共36页。第9章

微波RFID技术不同的对称振子天线的电长度l/λ情况下E面内的方向图2.天线辐射功率3.天线的输入阻抗4.半波对称振子的主要性能参数11第十一页，共36页。第9章

微波RFID技术9.3.2微带天线微带天线

12第十二页，共36页。第9章

微波RFID技9.3.3天线阵天线阵

13第十三页，共36页。第9章

微波RFID技术9.3.4非频变天线等角螺旋曲线14第十四页，共36页。第9章

微波RFID技术非频变天线平面等角螺旋天线

15第十五页，共36页。第9章

微波RFID技术非频变天线阿基米德螺旋天线

16第十六页，共36页。第9章

微波RFID技术非频变天线锥形等角螺旋天线

17第十七页，共36页。第9章

微波RFID技术非频变天线梯齿型对数周期天线

18第十八页，共36页。第9章

微波RFID技术非频变天线导线型对数周期天线对数周期振子阵19第十九页，共36页。第9章

微波RFID技术9.3.5口径天线口径天线

20第二十页，共36页。第9章

微波RFID技术口径天线矩形喇叭天线21第二十一页，共36页。第9章

微波RFID技术口径天线抛物面反射器22第二十二页，共36页。第9章

微波RFID技术9.4微波应答器微波应答器的基本电路组成

23第二十三页，共36页。第9章

微波RFID技术9.4.1微波应答器工作原理

1.基本电路组成

2.能量获取①从射频能量获得；②应答器带有附加电池，但仅提供芯片运转能量，通信能量仍通过射频获得；③所带电池提供芯片运转和通信所需的能量。

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微波RFID技术

接收天线及其等效电路3.信息传送方式

基于反向散射原理的反射调制25第二十五页，共36页。第9章

微波RFID技术反射调制工作原理反射调制原理应答器的散射横截面26第二十六页，共36页。第9章

微波RFID技术9.4.2无源应答器芯片XRAG2——ST（意法半导体）符合EPCglobalClass1规范载波频率范围为860~960MHz

接收信号是异步脉宽调制（PWM）的90%SSB-ASK、DSB-ASK或PR-ASK调制信号（数据传输速率最高达128kbps），应答为FM0和Miller位编码反射调制信号（数据传输速率最高达640kbps）432位存储器有两种配置可供选择（三组内存结构、四组内存结构）具有读取、编程和擦除功能安全机制包括密码防篡改保护和Kill命令典型编程时间为0.1s可循环擦写1万次以上，数据可保存40年以上在有10个以上的阅读器环境中，XRAG2能够在密集阅读模式下工作，即阅读器发射和应答器回应使用不同的边带，从而最大限度地降低信号干扰27第二十七页，共36页。第9章

微波RFID技术XRAG2芯片三组内存结构图28第二十八页，共36页。第9章

微波RFID技术XRAG2芯片四组内存结构图29第二十九页，共36页。第9章

微波RFID技术XRAG2存储器应答器识别结构64位TID存储器内容是由STM公司根据ISO18000标准和ISO15963技术报告所写入的。XRAG2能传送ISOTID和EPCTID。

ISOTID结构图EPCTID结构图30第三十页，共36页。第9章

微波RFID技术XRAG2芯片的基本结构框图31第三十一页，共36页。第9章

微波RFID技术阅读器到应答器的规则阅读器能够通过DSB-ASK，SSB-ASK和PR-ASK调制射频载波信号，从而与应答器进行通信。

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微波RFID技术应答器到阅读器的规则应答器到阅读器的数据编码应答器到阅读器的FM0调制，是在执行启动盘存周期的Query命令期间，通过阅读器设置副载波参数（M）为1来选择的。FM0符号33第三十三页，共36页。第9章

微波RFID技术应答器到阅读器的规则应答器阅