《射頻識別技術(shù)及應(yīng)用》課件微波RFID技術(shù)

微波RFID技術(shù)概述RFID系統(tǒng)常用天線微波應(yīng)答器微波RFID技術(shù)概述RFID系統(tǒng)常用天線微波應(yīng)答器RFID技術(shù)中微波頻段通常所用頻率是433MHz，860~960MHz，2.45GHz，5.8GHz。在物流、供應(yīng)鏈管理、高速公路收費(fèi)、門禁等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。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。1.與高頻、低頻RFID技術(shù)ISO/IEC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）2.標(biāo)準(zhǔn)微波RFID技術(shù)概述RFID系統(tǒng)常用天線微波應(yīng)答器1.天線技術(shù)基礎(chǔ)概念天線的定義

凡是利用電磁波來傳遞信息和能量的，都依靠天線來進(jìn)行工作，天線是用來發(fā)射或接收無線電波的裝置和部件。

天線是無線通信系統(tǒng)的第一個(gè)器件和最后一個(gè)器件。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。1.天線技術(shù)基礎(chǔ)概念2.天線的分類天線按照波段分類：長波天線、中波天線、短波天線、超短波天線和微波天線等。天線按照結(jié)構(gòu)分類天線按照用途分類

2.天線的分類天線按照波段分類天線按照結(jié)構(gòu)分類1）線狀天線2）面狀天線3）縫隙天線4）微帶天線天線按照用途分類

2.天線的分類天線按照波段分類天線按照結(jié)構(gòu)分類天線按照用途分類：廣播天線、通信天線、雷達(dá)天線、導(dǎo)航天線和RFID天線等。

RFID天線制作工藝主要有繞圈繞指法、蝕刻法和印刷法。低頻RFID應(yīng)答器天線基本是采用繞線方式制作而成；高頻RFID應(yīng)答器天線利用以上3種方式均可實(shí)現(xiàn)，但以蝕刻天線為主，其材料一般為鋁或銅；超高頻RFID應(yīng)答器天線則以印刷天線為主。繞圈繞指法頻率范圍為125-134kHz的RFID應(yīng)答器，只能采用這種工藝，線圈的圈數(shù)一般為幾百到幾千。這種方法的缺點(diǎn)是成本高，生產(chǎn)速度慢。高頻RFID天線也可以采用這種工藝，線圈的圈數(shù)一般在百以內(nèi)。UHF天線很少采用這種工藝。這種方法天線通常采用焊接的方式與芯片鏈接，此種技術(shù)只有在保證焊接牢靠，天線硬實(shí)、模塊位置十分準(zhǔn)確以及焊接電流較好的情況下才能保證較好的連接。蝕刻法蝕刻天線精度高，能夠和讀寫器的詢問信號相匹配，天線的阻抗、方向性等性能都很好，天線性能優(yōu)異穩(wěn)定。這種方法的缺點(diǎn)就是成本太高，制作程序繁瑣，產(chǎn)能低下。高頻RFID標(biāo)簽常采用這種工藝。蝕刻的RFID標(biāo)簽?zāi)陀媚晗逓槭暌陨?。印刷法可更加精確地調(diào)整電性能參數(shù)?？蓾M足各種個(gè)性化要求。可使用各種不同基體材料?？墒褂酶鞣N不同廠家提供的晶片模塊。天津RFID復(fù)合機(jī)159微波RFID技術(shù)基本元的輻射天線可分割為無限多個(gè)基本元，元上載有交變的電流和磁流?；驹系碾姡ù牛┝鞯恼穹⑾辔缓头较蚓僭O(shè)是相同的?；驹煞譃槿悾弘娏髟?、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。169微波RFID技術(shù)電基本振子的輻射179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)之間遠(yuǎn)區(qū)場：Kr>>1189微波RFID技術(shù)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

199微波RFID技術(shù)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(diǎn)運(yùn)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209微波RFID技術(shù)RFID系統(tǒng)常用天線對稱振子天線

219微波RFID技術(shù)RFID系統(tǒng)常用天線微帶天線

229微波RFID技術(shù)RFID系統(tǒng)常用天線天線陣

239微波RFID技術(shù)RFID系統(tǒng)常用天線平面等角螺旋天線

249微波RFID技術(shù)RFID系統(tǒng)常用天線阿基米德螺旋天線

259微波RFID技術(shù)RFID系統(tǒng)常用天線錐形等角螺旋天線

269微波RFID技術(shù)RFID系統(tǒng)常用天線梯齒型對數(shù)周期天線

279微波RFID技術(shù)RFID系統(tǒng)常用天線口徑天線

微波RFID技術(shù)概述RFID系統(tǒng)常用天線微波應(yīng)答器微波應(yīng)答器基本電路組成和其它頻段的RFID應(yīng)答器相同，特點(diǎn)是工作頻率高、作用距離遠(yuǎn)，因而能量獲取和信息傳送的方式上有所不同：能量獲?。孩購纳漕l能量獲得；②應(yīng)答器帶有附加電池，但僅提供芯片運(yùn)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(yùn)轉(zhuǎn)和通信所需的能量。信息傳送方式：基于反向散射原理的反射調(diào)制。1.射頻能量獲取微波應(yīng)答器的基本電路組成1.射頻能量獲取無源應(yīng)答器芯片XRA00——ST（意法半導(dǎo)體）是工作在UHF的無源RFID應(yīng)答器集成電路芯片。符合EPCglobalClass1規(guī)范。載波頻率范圍從860MHz到960MHz，覆蓋了北美、歐洲以及其他地區(qū)國家的頻率使用規(guī)范。接收信號是異步脈寬調(diào)制（PWM）的50%到100%ASK調(diào)制信號，應(yīng)答為FSK位編碼反射調(diào)制信號。內(nèi)含帶鎖存的128位EEPROM（包括96位的EPC編碼位）。提供了KILL命令，具有自毀功能。典型編程時(shí)間為30ms。可循環(huán)擦寫1萬次以上，數(shù)據(jù)可保存40年以上。2.無源應(yīng)答器芯片XRA00AC0和AC1為天線連接點(diǎn)。和天線連接后，XRA00芯片便可從閱讀器天線輻射的射頻能量中獲得工作所需能量，從而被激活。在識別過程中，被激活的應(yīng)答器接收來自閱讀器的命令，并根據(jù)接收到的命令進(jìn)行應(yīng)答。2.無源應(yīng)答器芯片XRA00來自閱讀器的請求幀2.無源應(yīng)答器芯片XRA00數(shù)據(jù)0和1用負(fù)脈沖的脈寬來表示數(shù)據(jù)0和1。數(shù)據(jù)0和1的調(diào)制序列構(gòu)成數(shù)據(jù)調(diào)制窗。來自閱讀器的請求幀2.無源應(yīng)答器芯片XRA00二進(jìn)調(diào)制和交易間隙在PINGID命令后，二進(jìn)響應(yīng)窗定義用于防碰撞過程的時(shí)隙間隔。XRA00芯片是無源被動應(yīng)答器，它向閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸采用反射調(diào)制技術(shù)。應(yīng)答幀的時(shí)序和格式數(shù)據(jù)0和1的編碼2.無源應(yīng)答器芯片XRA00XRA00芯片有6種狀態(tài)：上電、喚醒、應(yīng)答、休眠、編程和殺死。2.無源應(yīng)答器芯片XRA002.無源應(yīng)答器芯片XRA00從閱讀器射頻輻射場中獲取能量，當(dāng)足夠驅(qū)動芯片電路工作的能量時(shí)進(jìn)入喚醒狀態(tài)。2.無源應(yīng)答器芯片XRA00在喚醒狀態(tài)，能識別閱讀器發(fā)來的命令，并進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)答。2.無源應(yīng)答器芯片XRA00在喚醒狀態(tài)接收到有效的請求幀時(shí)，進(jìn)入應(yīng)答狀態(tài)并給出相應(yīng)的應(yīng)答。主動式應(yīng)答器帶有電池并提供通信所需能量，可工作在距離較遠(yuǎn)情況。一種433MHz的主動式應(yīng)答器，由MSP430F2012單片機(jī)和IA4420無線數(shù)據(jù)傳輸芯片、CR2032電池和少量外圍器件構(gòu)成。3.主動式應(yīng)答器應(yīng)答器芯片和天線需