《物聯(lián)網(wǎng)射頻識別(RFID)核心技術教程》-PPT-7課件

1、物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結(jié)束放映電子教案物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程 本書物聯(lián)網(wǎng)-射頻識別（RFID）核心技術教程由物聯(lián)網(wǎng)-射頻識別（RFID）核心技術詳解一書改編而來。物聯(lián)網(wǎng)-射頻識別（RFID）核心技術詳解2011年11月榮獲陜西省普通高等學校優(yōu)秀教材一等獎，2012年12月修訂出版第2版，2013年榮獲陜西省高等教育教學成果二等獎。物聯(lián)網(wǎng)-射頻識別（RFID）核心技術教程2016年出版，本書適合作為高校教材。 點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程

2、第7章 RFID電感耦合方式 的射頻前端點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程低頻和高頻RFID采用電感耦合方式進行工作。在這種工作方式中，線圈形式的天線相當于電感，電感線圈產(chǎn)生交變磁場，使讀寫器與電子標簽之間相互耦合，構(gòu)成了電感耦合的工作方式。同時，線圈產(chǎn)生的電感與射頻電路中的電容組合在一起，形成諧振電路，諧振電路可以實現(xiàn)低頻和高頻RFID能量和數(shù)據(jù)的傳輸。 點擊此處結(jié)束放映 線圈的自感和互感7.1RFID讀寫器的射頻前端7.2RFID電子標簽的射頻前端7.3RFID讀寫器與電子標簽的電感耦合7.4物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID

3、）核心技術教程 線圈的自感和互感7.1點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程7.1.1 磁通量磁通是電磁學中的一個重要物理量。磁感應強度通過曲面的通量稱為磁通，磁通表示為（7.1）點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程圖7.1 通過一個閉合回路的磁通量點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程讀寫器與電子標簽的線圈通常都有很多匝，通過 匝線圈的總磁通為（7.2）點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程7.1.2線圈的電感在RFID中，讀寫器的線圈與電子標簽的線圈都有電感。線圈的電感為（7.3）點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核

4、心技術教程7.1.3線圈的互感當?shù)谝粋€線圈上的電流產(chǎn)生磁場，并且該磁場通過第二個線圈時，通過第二個線圈的總磁通與第一個線圈上電流的比值，稱為兩個線圈間的互感。互感定義為（7.5）點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程讀寫器與電子標簽線圈之間的互感示意圖如圖7.4所示。圖7.4 讀寫器與電子標簽之間的互感點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程讀寫器與電子標簽兩個線圈之間的互感近似可以表示為（7.5）點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程 RFID讀寫器的射頻前端7.2點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程RFID讀寫器的射頻前端常采

5、用串聯(lián)諧振電路，串聯(lián)諧振電路可以使低頻和高頻RFID讀寫器有較好的能量輸出。點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程7.2.1RFID讀寫器射頻前端的結(jié)構(gòu)對讀寫器天線電路的構(gòu)造有如下要求。（1）讀寫器天線上的電流最大，使讀寫器線圈產(chǎn)生最大 的磁通；（2）功率匹配，最大程度地輸出讀寫器的能量；（3）足夠的帶寬，使讀寫器信號無失真輸出。點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程 圖7.5 讀寫器射頻前端天線電路的結(jié)構(gòu)點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程7.2.2 串聯(lián)諧振電路串聯(lián)諧振電路如圖7.6所示，由電阻 、電感 和電容 串聯(lián)而成。圖7.6 串聯(lián)諧振

6、電路點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程1.諧振頻率圖7.6所示的電路，只有當頻率為某一特殊值時，才能產(chǎn)生諧振，此頻率稱為諧振頻率。諧振頻率為(7.11)點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程2.品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)定義為(7.12)串聯(lián)諧振電路的品質(zhì)因數(shù)為(7.13)點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程3.輸入阻抗在諧振頻率，電感的感抗和電容的容抗相互抵消，輸入阻抗為(7.15)在其它頻率，輸入阻抗為復數(shù)。點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（

7、RFID）核心技術教程4.帶寬圖7.7 串聯(lián)諧振電路的帶寬點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程帶寬可以由品質(zhì)因數(shù)和諧振頻率求得，如果品質(zhì)因數(shù)越高，則相對帶寬越小。(7.19)(7.20)點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程5.有載品質(zhì)因數(shù)實際應用中，諧振電路總是要與外負載相耦合，由于外負載消耗能量，使總的品質(zhì)因數(shù)下降。無載品質(zhì)因數(shù)、外部品質(zhì)因數(shù)和總的品質(zhì)因數(shù)關系為(7.23)點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程RFID電子標簽的射頻前端7.3點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心

8、技術教程RFID電子標簽的射頻前端常采用并聯(lián)諧振電路，并聯(lián)諧振電路可以使低頻和高頻RFID電子標簽從讀寫器耦合的能量最大。點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程7.3.1 RFID電子標簽射頻前端的結(jié)構(gòu)圖7.8 電子標簽射頻前端天線電路的結(jié)構(gòu)點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程7.3.2 并聯(lián)諧振電路并聯(lián)諧振電路如圖7.9所示，由電阻、電感和電容并聯(lián)而成。圖7.9 并聯(lián)諧振電路點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程1.諧振頻率諧振角頻率為(7.26)點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程2.品質(zhì)因數(shù)并聯(lián)諧振電路的品質(zhì)因數(shù)為(7.

9、28)點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程3.輸入導納在諧振頻率，輸入導納為(7.30)在其它頻率，輸入導納為復數(shù)。點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程4.帶寬帶寬可以由品質(zhì)因數(shù)和諧振頻率求得。(7.32)(7.33)點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程5.有載品質(zhì)因數(shù)無載品質(zhì)因數(shù)、外部品質(zhì)因數(shù)和總的品質(zhì)因數(shù)關系為(7.34)點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程例7.4 設計一個由理想電感和理想電容構(gòu)成的并聯(lián)諧振電路，要求在負載 及 時，有載品質(zhì)因數(shù) 。討論通過改變電感和電容值提高有載品質(zhì)因數(shù)的途徑。解 有載品質(zhì)因數(shù)為點擊

10、此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程所以電感為諧振時的角頻率為所以電容為點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程可以通過將電感值降低 倍同時將電容值提高倍的方法來提高有載品質(zhì)因數(shù)。例如選 ，電感、電容和有載品質(zhì)因數(shù)分別為點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程RFID讀寫器與電子標簽的電感耦合7.4點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程7.4.1電子標簽的感應電壓當電子標簽進入讀寫器產(chǎn)生的磁場區(qū)域后，電子標簽的線圈上就會產(chǎn)生感應電壓，當電子標簽與讀寫器的距離足夠近時，電子標簽獲得的能量可以使標簽開始工作。點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（

11、RFID）核心技術教程圖7.13 電子標簽并聯(lián)諧振的等效電路點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程1. 電子標簽線圈的感應電壓2. 電子標簽諧振回路的電壓輸出 電子標簽射頻前端采用并聯(lián)諧振電路。3. 電子標簽輸出電壓的調(diào)節(jié) 如果提高讀寫器與電子標簽之間的耦合因數(shù)（例如減小讀寫器與電子標簽之間的距離），或者是提高負載電阻 ，電壓 可以達到100V以上。然而，為了數(shù)據(jù)載體的工作，需要穩(wěn)定的3V5V工作電壓（整流以后）。點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程7.4.2電子標簽的直流電壓電子標簽通過與讀寫器電感耦合，產(chǎn)生交變電壓，該交變電壓通過整流、濾波和穩(wěn)壓后，給電子

12、標簽的芯片提供所需的直流電壓。點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程圖7.14 電子標簽交變電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程7.4.3負載調(diào)制負載調(diào)制通過對電子標簽振蕩回路的電參數(shù)按照數(shù)據(jù)流的節(jié)拍進行調(diào)節(jié)，使電子標簽阻抗的大小和相位隨之改變，從而完成調(diào)制的過程。負載調(diào)制技術主要有電阻負載調(diào)制和電容負載調(diào)制兩種方式。點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程1.電阻負載調(diào)制 在電阻負載調(diào)制中，負載電阻 并聯(lián)一個電阻 。 稱為負載調(diào)制電阻，該電阻按數(shù)據(jù)流的時鐘接通和斷開，開關S的通斷由二進制數(shù)據(jù)編碼控制。2.電容負載調(diào)制 在電阻負載調(diào)制中，負載 并聯(lián)一個電容 ， 取代了由二進制數(shù)據(jù)編碼控制的負載調(diào)制電阻 。點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程圖7.15 電阻負載調(diào)制的電路原理圖點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術教程圖7.16 電阻負載調(diào)制的波形變化過程點擊此處結(jié)束放映