RFID原理与实践 课件 2.4 RFID工作原理

RFID系统的工作原理RFID工作原理RFID的基本工作原理并不复杂：标签进入电磁场后，接收读写器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送存储在芯片中的产品信息（PassiveTag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（ActiveTag，有源标签或主动标签）；读写器读取信息并解码后，送至后台主机系统。主机对接收到的信息进行处理和判断，并发送指令给系统相关设备。为了分析系统的工作原理，主要需要解决两个问题：1.大部分的电子标签自身不携带电源，电路正常工作所需的能量从哪里来？2.电子标签通过什么方式将芯片信息传输给读写器？依据RFID读写器及电子标签之间的通讯及能量感应方式的不同，分为两种：电感耦合（InductiveCoupling）

低频和高频系统电磁反向散射耦合（BackscatterCoupling）。

超高频和微波系统能量传输随着标签和读写器天线的接近，LED灯亮了。说明标签靠近读写器获得了能量！有什么理论可以解释这一现象呢？电感耦合芯片控制电路u标签等效电路读写器等效电路电感耦合以低频标签为例，线圈形式的天线相当于电感，读写器工作时，读写器线圈天线周围产生交变磁场，根据法拉第电磁感应定律，通过标签线圈中的磁通发生变化时，会产生感应电压，当电路谐振到读写器的发射频率上时，能够获得最大的感应电压，经过后续的整流、滤波、稳压等处理，为芯片的正常工作提供能量。这种方式非常类似于变压器的工作原理，我们称为电感耦合。电感耦合模式中，电子标签几乎都是无源工作的，微型芯片工作所需的全部能量由读写器供应。电感耦合方式一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率有：125kHz、13.56MHz。识别作用距离小于1m，典型作用距离为10～20cm。负载调制标签线圈通过电感耦合获得的能量本来就很小，加上电路的复杂程度受限，标签无法直接发射信号。读写器如何获取标签中存储的数据呢？仍然以变压器为例，我们都有这样的常识，如果变压器的副边突然接入一个大的负载，变压器原边电压就会瞬间降低，切除负载，变压器的原边电压就会马上恢复。如果利用要传输的数据信息来控制标签电路中负载电阻的接通和断开，读写器端就能感应到电压的变化。开关的接通与断开，使得读写器线圈两端电压的振幅发生变化，达到对电压的调幅效果。这一方法称为负载调制。利用负载调制，巧妙的实现了以微弱的能量从电子标签到读写器的数据传输。负载调制读写器等效电路标签等效电路芯片控制电路芯片控制电路读写器等效电路标签等效电路10100负载调制芯片控制电路读写器等效电路标签等效电路10100负载调制水管里的水好比能量，它连接了读卡器和标签。水流从读卡器流向标签，标签就获得了能量。我们以常见的水流做比喻，模拟RFID的工作原理。从读写器向标签的数据传输很简单，通过控制水流的大小就能实现。对于标签来说，它的传信方式就是去堵水管，读卡器感受到水流畅通还是不畅通，就知道标签向它传输的数据了。感耦合原理适用于低频和高频标签，因为此时系统的工作频率较低，电磁能量大部分被束缚在线圈天线周围的磁场中。可遇到超高频标签时，情况就发生了变化。此时能量以电磁波的形式辐射到整个空间。雷达模型能够很好的解释这一原理。雷达的基本工作原理是将发射机产生的电磁振荡通过天线发射到空中，集中在某一个较窄的方向上形成波束并传播。当电磁波遇到空间目标时，将沿着各个方向产生反射，其中有一部分电磁波反射回去并被雷达天线接收，形成雷达的回波信号。对接收信号进行放大和处理，即可获得目标的有关信息。发射到空间中的电磁波，遇到目标会反射，这个反射信号就携带了目标信息。电子标签通过改变反射信号的强度完成与读写器之间的通信。这个模式定义为电磁反向散射耦合。电磁反向散射