第3讲 RFID物理学基础 -----射频前端;RFID系统组成;; 从电子标签到读写器之间的通信和能量感应方式来看，RFID系统通常能分为电感耦合（磁耦合）系统（第7章介绍）和电磁反向散射耦合（电磁场耦合）系统（第8章介绍）。电感耦合系统是通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定律；电磁反向散射耦合，即雷达原理模型，发射出去的电磁波碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律。 电感耦合方式一般适合于高、低频率工作的近距离RFID系统；电磁反向散射耦合方式一般适合于超高频、微波工作频率的远距离RFID系统。;一、 电感耦合RFID系统;阅读器如何将能量传递给应答器？ 应答器如何将数据传递给阅读器？;8;1、线）互感现象;互感现象的应用：;收音机里的磁性天线. ;能量供给： 阅读器天线电路 应答器天线电路 阅读器和应答器之间的电感耦合;16;17;电路的等效阻抗为;19;20;21; 当电源电压U及元件参数R、L、C都不改变时，电流幅值（有效值）随频率变化的曲线，如下图所示。 ;注意：;线圈半径取多少合适？ ;25;26;线圈半径取多少合适？ ;设r为常数，假定线圈中电流不变，则 ;低频和高频的电子标签的天线用于耦合读写器的磁通，该磁通向电子标签提供能量，并在读写器与电子标签之间传递信息。 电子标签天线的构造有如下要求： 电子标签天线常采用并联谐振电路。并联谐振时，电路可以获得最大的电压；可最大程度的耦合读写器的能量；能根据带宽要求调整谐振电路的品质因数，满足接收的信号无失线;当Ant B端通过控制开关与Vss端短接时，谐振回路失谐，此时应答器虽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（13.56MHz）上，应答器可获得能量，进入工作状态。 在谐振时，电感支路中电流最大，即谐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。;重点来了，别打瞌睡啰！;36;应答器线、功率放大;补充知识???;46;二、 反向散射耦合RFID系统;2．RFID反向散射耦合方式 一个目标反射电磁波的频率有反射横截面来确定。反射横截面的大小与一系列的参数有关，如目标的大小、形状和材料，电磁波的波长和极化方向等。由于目标的反射性能通常随频率的升高而增强，所以RFID反向散射耦合方式采用超高频和微波，应答器和读写器的距离大于1m。 ;;（1）应答器的能量供给 无源应答器的能量由读写器提供，读写器天线经自由空间衰减后到达应答器，经应答器中的整流电路后形成应答器的工作电压。 在UHF和SHF频率范围，有关电磁兼容的国际标准对读写器所能发射的最大功率有严格的限制，因此在有些应用中，应答器采用完全无源方式会有一定困难。为解决应答器的供电问题，可在应答器上安装附加电池。为防止电池不必要的消耗，应答器平时处于低功耗模式，当应答器进入读写器的作用范围时，应答器由获得的射频功率激活，进入工作状态。 ;读写器到电子标签的能量传输： 在距离读写器R处的电子标签的功率密度为: 在电子标签和发射天线最佳对准和正确极化时，电子标签可吸收的最大功率 : 电子标签到读写器的能量传输： ;（2）应答器至读写器的数据传输 由读写器传到应答器的功率的一部分被天线经自由空间后返回读写器，被读写器天线接收。接收信号经收发耦合器电路传输到读写器的接收通道，被放大后经处理电路获得有用信息。 应答器天线的反射性能受连接到天线的负载变化的影响，因此，可采用相同的负载调制方法实现反射的调制。其表现为反射功率P2是振幅调制信号，它包含了存储在应答器中的识别数据信息。 （3）读写器至应答器的数据传输 读写器至应答器的命令及数据传输，应根据RFID的有关标准进行编码和调制，或者按所选用应答器的要求进行设计。 ;;习题 1、根据射频耦合方式的不同，RFID可大致分为 和 两大类，前者依据的是 ，一般适合于高、低频率工作的近距离RFID系统，后者依据的是 ，一般适合于超高频、微波工作频率的远距离RFID系统。 2、RFID的射频前端电路的作用 。 其中读写器的射频前端常采用 电路，电子标签的射频前端常采用 电路。 3、采用电感耦合方式时，应答器向阅读器的数据传输采用 。 4、在电感耦合方式的RFID系统中，负载调制有 和 两种方法。 ;作业： 1、根据耦合方式的不同，RFID可分为哪两类？其工作原理分别依据什么？各自适用的范围？ 2、画出电感耦合方式的电路结构，并说明其工作原理。 3、RFID读写器的射频前端常采用哪种电路，为什么？ 4、RFID的电子标签的射频前端常采用哪种电路，为什么？ 5、简述电阻负载调制的工作原理，并画图说明电阻负载调试的波形变化过程。 ;下一讲预告： 读写器和电子标签之间消息的传递是通过电信号来实现的。 1、为什么RFID系统信息的传递需要经过编码和调制？ 2、RFID系统中常用的编码和调制方法有哪些？ 3、常用的RFID标准中（如ISO14443、ISO15693、ISO18000-6等）中采用的编码和调制方式

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