第9章微波RFID技術(shù)

第9章微波RFID技術(shù)第一頁，共36頁。第9章

微波RFID技術(shù)9.1概述9.1.1與HF、低頻RFID技術(shù)的比較RFID技術(shù)中微波頻段通常所用頻率是433MHz，860~960MHz，2.45GHz，5.8GHz工作距離：具有較遠(yuǎn)的讀寫距離，通常為大于1m耦合方式：多采用反向散射方式而不是電感耦合方式天線：尺寸較小防碰撞：必須有較快、有效的處理碰撞的能力應(yīng)答器功能：還可集成有傳感器，例如溫度傳感器、應(yīng)力傳感器等

2第二頁，共36頁。第9章

微波RFID技術(shù)9.1.2標(biāo)準(zhǔn)概況

ISO/IEC空中接口標(biāo)準(zhǔn)空中接口標(biāo)準(zhǔn)采用ISO/IEC18000標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC18000-7是433MHz標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC18000-6是860~930MHz標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC18000-4是2.45GHz標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)EPCglobalUIC（UbiquitousIDCenter）3第三頁，共36頁。第9章

微波RFID技術(shù)9.2天線技術(shù)基礎(chǔ)天線的作用是將發(fā)送器送來的高頻電流變換為無線電波并傳送到空間，或?qū)⒖臻g傳來的無線電波轉(zhuǎn)變?yōu)槟芙邮盏母哳l電流是一種能量轉(zhuǎn)換器件一般都是可逆的，即同一副天線既可用作接收天線，也可用作發(fā)射天線4第四頁，共36頁。第9章

微波RFID技術(shù)9.2.1基本元的輻射

天線可分割為無限多個基本元，元上載有交變的電流和磁流?；驹系碾姡ù牛┝鞯恼穹?、相位和方向均假設(shè)是相同的。基本元可分為三類：電流元、磁流元和面元。電流元上載有交變電流，稱為電基本振子。磁流元上載有交變磁流，稱為磁基本振子。5第五頁，共36頁。第9章

微波RFID技術(shù)1.電基本振子6第六頁，共36頁。第9章

微波RFID技術(shù)電基本振子的場可分三種區(qū)域近區(qū)場：Kr<<1中間區(qū)：介于遠(yuǎn)區(qū)和近區(qū)之間2.磁基本振子遠(yuǎn)區(qū)場：Kr>>17第七頁，共36頁。第9章

微波RFID技術(shù)9.2.2天線的電參數(shù)1.發(fā)射天線的電參數(shù)效率輸入阻抗輻射方向主瓣寬度與副瓣ZAin=RAin+jXAin

8第八頁，共36頁。第9章

微波RFID技術(shù)發(fā)射天線的電參數(shù)方向系數(shù)極化：在最大輻射方向上電場矢量端點運動的軌跡，分為線極化、圓極化和橢圓極化增益系數(shù)工作頻帶寬度接收天線的電參數(shù)有效面積噪聲溫度干擾和干擾抑制9第九頁，共36頁。第9章

微波RFID技術(shù)9.3RFID系統(tǒng)常用天線

9.3.1對稱振子天線

1.輻射場與方向圖對稱振子天線

對稱振子直徑2aλ時

對稱振子的方向性函數(shù)10第十頁，共36頁。第9章

微波RFID技術(shù)不同的對稱振子天線的電長度l/λ情況下E面內(nèi)的方向圖2.天線輻射功率3.天線的輸入阻抗4.半波對稱振子的主要性能參數(shù)11第十一頁，共36頁。第9章

微波RFID技術(shù)9.3.2微帶天線微帶天線

12第十二頁，共36頁。第9章

微波RFID技9.3.3天線陣天線陣

13第十三頁，共36頁。第9章

微波RFID技術(shù)9.3.4非頻變天線等角螺旋曲線14第十四頁，共36頁。第9章

微波RFID技術(shù)非頻變天線平面等角螺旋天線

15第十五頁，共36頁。第9章

微波RFID技術(shù)非頻變天線阿基米德螺旋天線

16第十六頁，共36頁。第9章

微波RFID技術(shù)非頻變天線錐形等角螺旋天線

17第十七頁，共36頁。第9章

微波RFID技術(shù)非頻變天線梯齒型對數(shù)周期天線

18第十八頁，共36頁。第9章

微波RFID技術(shù)非頻變天線導(dǎo)線型對數(shù)周期天線對數(shù)周期振子陣19第十九頁，共36頁。第9章

微波RFID技術(shù)9.3.5口徑天線口徑天線

20第二十頁，共36頁。第9章

微波RFID技術(shù)口徑天線矩形喇叭天線21第二十一頁，共36頁。第9章

微波RFID技術(shù)口徑天線拋物面反射器22第二十二頁，共36頁。第9章

微波RFID技術(shù)9.4微波應(yīng)答器微波應(yīng)答器的基本電路組成

23第二十三頁，共36頁。第9章

微波RFID技術(shù)9.4.1微波應(yīng)答器工作原理

1.基本電路組成

2.能量獲?、購纳漕l能量獲得；②應(yīng)答器帶有附加電池，但僅提供芯片運轉(zhuǎn)能量，通信能量仍通過射頻獲得；③所帶電池提供芯片運轉(zhuǎn)和通信所需的能量。

24第二十四頁，共36頁。第9章

微波RFID技術(shù)

接收天線及其等效電路3.信息傳送方式

基于反向散射原理的反射調(diào)制25第二十五頁，共36頁。第9章

微波RFID技術(shù)反射調(diào)制工作原理反射調(diào)制原理應(yīng)答器的散射橫截面26第二十六頁，共36頁。第9章

微波RFID技術(shù)9.4.2無源應(yīng)答器芯片XRAG2——ST（意法半導(dǎo)體）符合EPCglobalClass1規(guī)范載波頻率范圍為860~960MHz

接收信號是異步脈寬調(diào)制（PWM）的90%SSB-ASK、DSB-ASK或PR-ASK調(diào)制信號（數(shù)據(jù)傳輸速率最高達(dá)128kbps），應(yīng)答為FM0和Miller位編碼反射調(diào)制信號（數(shù)據(jù)傳輸速率最高達(dá)640kbps）432位存儲器有兩種配置可供選擇（三組內(nèi)存結(jié)構(gòu)、四組內(nèi)存結(jié)構(gòu)）具有讀取、編程和擦除功能安全機(jī)制包括密碼防篡改保護(hù)和Kill命令典型編程時間為0.1s可循環(huán)擦寫1萬次以上，數(shù)據(jù)可保存40年以上在有10個以上的閱讀器環(huán)境中，XRAG2能夠在密集閱讀模式下工作，即閱讀器發(fā)射和應(yīng)答器回應(yīng)使用不同的邊帶，從而最大限度地降低信號干擾27第二十七頁，共36頁。第9章

微波RFID技術(shù)XRAG2芯片三組內(nèi)存結(jié)構(gòu)圖28第二十八頁，共36頁。第9章

微波RFID技術(shù)XRAG2芯片四組內(nèi)存結(jié)構(gòu)圖29第二十九頁，共36頁。第9章

微波RFID技術(shù)XRAG2存儲器應(yīng)答器識別結(jié)構(gòu)64位TID存儲器內(nèi)容是由STM公司根據(jù)ISO18000標(biāo)準(zhǔn)和ISO15963技術(shù)報告所寫入的。XRAG2能傳送ISOTID和EPCTID。

ISOTID結(jié)構(gòu)圖EPCTID結(jié)構(gòu)圖30第三十頁，共36頁。第9章

微波RFID技術(shù)XRAG2芯片的基本結(jié)構(gòu)框圖31第三十一頁，共36頁。第9章

微波RFID技術(shù)閱讀器到應(yīng)答器的規(guī)則閱讀器能夠通過DSB-ASK，SSB-ASK和PR-ASK調(diào)制射頻載波信號，從而與應(yīng)答器進(jìn)行通信。

32第三十二頁，共36頁。第9章

微波RFID技術(shù)應(yīng)答器到閱讀器的規(guī)則應(yīng)答器到閱讀器的數(shù)據(jù)編碼應(yīng)答器到閱讀器的FM0調(diào)制，是在執(zhí)行啟動盤存周期的Query命令期間，通過閱讀器設(shè)置副載波參數(shù)（M）為1來選擇的。FM0符號33第三十三頁，共36頁。第9章

微波RFID技術(shù)應(yīng)答器到閱讀器的規(guī)則應(yīng)答器閱