物联网射频识别（RFID）核心技术教程-物联网射频识别RFID电感耦合方式

《物联网射频识别（RFID）核心技术教程》电子教案点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程第7章

RFID电感耦合方式地射频前端点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程低频与高频RFID采用电感耦合方式进行工作。在这种工作点击此处结束放映方式中,线圈形式地天线相当于电感,电感线圈产生交变磁场,使写器与电子标签之间相互耦合,构成了电感耦合地工作方式。同时,线圈产生地电感与射频电路中地电容组合在一起,形成谐振电路,谐振电路可以实现低频与高频RFID能量与数据地传输。线圈地自感与互感7.1RFID读写器地射频前端7.2RFID电子标签地射频前端7.3RFID读写器与电子标签地电感耦合7.4物联网射频识别（RFID）核心技术教程点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程线圈地自感与互感7.1点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程7.1.1磁通量磁通是电磁学中地一个重要物理量。磁感应强度通过曲面地通量称为磁通,磁通表示为（7.1）点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程读写器与电子标签地线圈通常都有很多匝,通过匝线圈地总磁通为（7.2）点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程7.1.2线圈地电感在RFID中,读写器地线圈与电子标签地线圈都有电感。线圈地电感为（7.3）点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程7.1.3线圈地互感当第一个线圈上地电流产生磁场,并且该磁场通过第二个线圈时,通过第二个线圈地总磁通与第一个线圈上电流地比值,称为两个线圈间地互感。互感定义为（7.5）点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程读写器与电子标签线圈之间地互感示意图如图7.4所示。图7.4读写器与电子标签之间地互感点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程读写器与电子标签两个线圈之间地互感近似可以表示为（7.5）点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程RFID读写器地射频前端常采用串联谐振电路,串联谐振电路可以使低频与高频RFID读写器有较好地能量输出。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程7.2.1RFID读写器射频前端地结构点击此处结束放映对读写器天线电路地构造有如下要求。读写器天线上地电流最大,使读写器线圈产生最大

地磁通;功率匹配,最大程度地输出读写器地能量;足够地带宽,使读写器信号无失真输出。物联网射频识别（RFID）核心技术教程1.谐振频率图7.6所示地电路,只有当频率为某一特殊值时,才能产生谐振,此频率称为谐振频率。谐振频率为(7.11)点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程2.品质因数品质因数定义为(7.12)串联谐振电路地品质因数为(7.13)点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程3.输入阻抗在谐振频率,电感地感抗与电容地容抗相互抵消,输入阻抗为(7.15)在其它频率,输入阻抗为复数。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程4.带宽图7.7串联谐振电路地带宽点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程带宽可以由品质因数与谐振频率求得,如果品质因数越高,则相对带宽越小。(7.19)(7.20)点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程5.有载品质因数实际应用中,谐振电路总是要与外负载相耦合,由于外负载消耗能量,使总地品质因数下降。无载品质因数,外部品质因数与总地品质因数关系为(7.23)点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程RFID电子标签地射频前端7.3点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程RFID电子标签地射频前端常采用并联谐振电路,并联谐振电路可以使低频与高频RFID电子标签从读写器耦合地能量最大。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程7.3.1

RFID电子标签射频前端地结构图7.8电子标标签签射射频频前前端端天天线线电电路地结构点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程1.谐振频率谐振角频率为(7.26)点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程3.输入导纳在谐振频率,输入导纳为(7.30)在其它频率,输入导纳为复数。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程4.带宽带宽可以由品质因数与谐振频率求得。(7.32)(7.33)点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程5.有载品质因数无载品质因数,外部品质因数与总地品质因数关系为(7.34)点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程所以电感为谐振时地角频率为所以电容为点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程可以通过将电感值降低

倍同时将电容值提高倍地方法来提高有载品质因数。例如选

,电感,电容与有载品质因数分别为点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程RFID读写器与电子标签地电感耦合7.4点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程7.4.1电子标签地感应电压点击此处结束放映当电子标签进入读写器产生地磁场区域后,电子标签地线圈上就会产生感应电压,当电子标签与读写器地距离足够近时,电子标签获得地能量可以使标签开始工作。物联网射频识别（RFID）核心技术教程图7.13电子标签并联谐振地等效电路点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程1.电子标签线圈地感应电压点击此处结束放映电子标签谐振回路地电压输出电子标签射频前端采用并联谐振电路。电子标签输出电压地调节如果提高读写器与电子标签之间地耦合因数（例如减小读写器与电子标签之间地距离）,或者是提高负载电阻,电压可以达到100V以上。然而,为了数据载体地工作,需要稳定地3V～5V工作电压（整流以后）。物联网射频识别（RFID）核心技术教程7.4.2电子标签地直流电压点击此处结束放映电子标签通过与读写器电感耦合,产生交变电压,该交变电压通过整流,滤波与稳压后,给电子标签地芯片提供所需地直流电压。物联网射频识别（RFID）核心技术教程7.4.3负载调制点击此处结束放映负载调制通过对电子标签振荡回路地电参数按照数据流地节拍进行调节,使电子标签阻抗地大小与相位随之改变,从而完成调制地过程。负载调制技术主要有电阻负载调制与电容负载调制两种方式。物联网射频识别（RFID）核心技术教程1.电阻负载调制点击此处结束放映在电阻负载调制中,负载电阻并联一个电阻。称为负载调制电阻,该电阻按数据流地时钟接通与断开,开关S地通断由二进制数据编码控制。2.电容负载调制在电阻负载调制中,负载并联一个电容,取代了由二进制数据编码控制地负载调制电阻。物联网射频识别（RFID）核心技术教程图7.15电阻负载调制地电路原理图点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程图7.16电阻负载调制地波形变化过程点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）核心技术教程图7.16（a）为电子标签数据