射頻識別系統(tǒng)電子標(biāo)簽天線的分類及工作原理

發(fā)布時間: 2020-11-29 13:56:17 |

RFID射頻識別系統(tǒng)電子標(biāo)簽天線的定義

無線射頻識別技術(shù)是一種非接觸自動識別技術(shù)，由電子標(biāo)簽、閱讀器和天線組成的短距離無線通信系統(tǒng)。射頻識別的電子標(biāo)簽是RFID芯片和標(biāo)簽天線的結(jié)合體。標(biāo)簽根據(jù)工作模式分為無源標(biāo)簽和有源標(biāo)簽。有源標(biāo)簽本身攜帶電池，提供閱讀器通信所需的能量。無源標(biāo)簽使用感應(yīng)耦合或反射操作模式。也就是說，通過標(biāo)簽天線，通過閱讀器發(fā)出的電磁場或電磁波，獲得能量激活芯片?？刂茻o線識別標(biāo)簽芯片與標(biāo)簽天線的匹配程度，將存儲在標(biāo)簽芯片上的信息反饋給RFID閱讀器。所以。射頻識別標(biāo)簽天線的阻抗必須與標(biāo)簽芯片的輸入阻抗匹配，這樣RFID標(biāo)簽芯片才能最大限度地提高射頻識別閱讀器發(fā)出的電磁波能量。標(biāo)簽天線設(shè)計還應(yīng)考慮應(yīng)用于金屬物體表面的標(biāo)簽天線和應(yīng)用于一般物體表面的標(biāo)簽天線等電子標(biāo)簽的情況。天線結(jié)構(gòu)和材料選擇有很大的差異。適合多種芯片、低成本、多用途標(biāo)簽天線的射頻識別是我國廣泛普及的核心技術(shù)之一。

RFID射頻識別系統(tǒng)電子標(biāo)簽天線工作模式

對于具有無源電子標(biāo)簽的射頻識別系統(tǒng)，根據(jù)工作頻段有兩個工作模式。一個是感應(yīng)耦合方式，該模式又稱為近場模式，主要用于低頻和高頻RFID系統(tǒng)，另一個是反射工作模式，常見的是超高頻RFID系統(tǒng)。

感應(yīng)耦合模式主要是指閱讀器天線和標(biāo)簽天線都使用線圈形式，閱讀器讀取電子標(biāo)簽時發(fā)出未調(diào)制的信號，位于RFID讀取器天線附近的電子標(biāo)簽天線接收到該信號并激活標(biāo)簽芯片后，根據(jù)標(biāo)簽芯片內(nèi)部存儲的全球唯一標(biāo)識號(ID)控制標(biāo)簽天線的電流大小。這種電流的大小會進(jìn)一步增強(qiáng)或減少閱讀器天線發(fā)出的磁場。此時，閱讀器的近場組件顯示調(diào)制的特性，閱讀器內(nèi)部電路從0調(diào)整到該標(biāo)簽生成的調(diào)制量，并獲取標(biāo)簽信息。

在反射工作模式中，在閱讀器和RFID電子標(biāo)簽之間使用電磁波傳輸信息。讀取器讀取和識別射頻標(biāo)簽時，首先發(fā)出未調(diào)制的電磁波。這時，位于原址的電子標(biāo)簽天線接收電磁波信號，并在天線上產(chǎn)生感應(yīng)電壓。電子標(biāo)簽內(nèi)部電路為了整流這個感應(yīng)電壓，激活標(biāo)簽芯片而放大。標(biāo)簽芯片激活后，將標(biāo)簽芯片阻抗更改為自己的全球唯一標(biāo)識號。電子標(biāo)簽芯片的阻抗和標(biāo)簽芯片之間的阻抗匹配好的話，基本上信號不會反射，阻抗匹配不好的話，幾乎所有的反射信號都會發(fā)生。這樣，反射信號就會發(fā)生振幅變化，這與反射信號的調(diào)幅處理相似。讀取器接收調(diào)制的反射信號，判斷和識別電子標(biāo)簽的識別ID號。這些天線主要包括微帶天線、平面偶極天線和環(huán)形天線。

射頻識別系統(tǒng)電子標(biāo)簽天線的分類及工作原理

如上所述，低頻和高頻的射頻識別系統(tǒng)使用電感耦合模式進(jìn)行通信，因此，在兩個頻段工作的讀者和電子標(biāo)簽都使用線圈形式的天線。在這兩個頻段工作的射頻識別系統(tǒng)依賴于近距離作用的范圍，識別距離縮短。根據(jù)目前的情況，使用近距離通信的射頻識別系統(tǒng)的最大識別距離不超過1米。

RFID射頻識別系統(tǒng)電子標(biāo)簽天線耦合方式

低頻和高頻頻段的射頻識別系統(tǒng)使用電磁場耦合模式，因此系統(tǒng)的天線都采用線圈形式。采用這種形式的主要原因如下。
1、電磁場的結(jié)合在線圈之間比較緊密。
2、天線以線圈的形式進(jìn)一步減少了天線的體積，減少了標(biāo)簽的體積。

3.標(biāo)簽芯片的特性要求標(biāo)簽天線有一定的電抗。

射頻識別系統(tǒng)電子標(biāo)簽天線的分類及工作原理

在超高頻和微波頻段，電子標(biāo)簽和閱讀器之間的通信使用反射工作方式。這時，電子標(biāo)簽和閱讀器之間的橋梁不再是近磁場，而是連續(xù)電磁波。此時，被動電子標(biāo)簽位于閱讀器的電磁波遠(yuǎn)場。根據(jù)頻帶的波長和天線的口徑，可以計算頻帶內(nèi)射頻識別系統(tǒng)的遠(yuǎn)場和閱讀器之間的距離。一般來說，超高頻識別距離在60米以內(nèi)。

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