射頻識別系統(tǒng)電子標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)。射頻識別的電子標簽是RFID芯片和標簽天線的結(jié)合體。標簽根據(jù)工作模式分為無源標簽和有源標簽。有源標簽本身攜帶電池，提供閱讀器通信所需的能量。無源標簽使用感應耦合或反射操作模式。也就是說，通過標簽天線，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線識別標簽芯片與標簽天線的匹配程度，將存儲在標簽芯片上的信息反饋給RFID閱讀器。所以。射頻識別標簽天線的阻抗必須與標簽芯片的輸入阻抗匹配，這樣RFID標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。標簽天線設(shè)計還應考慮應用于金屬物體表面的標簽天線和應用于一般物體表面的標簽天線等電子標簽的情況。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)電子標簽天線工作模式

對于具有無源電子標簽的射頻識別系統(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)。

感應耦合模式主要是指閱讀器天線和標簽天線都使用線圈形式，閱讀器讀取電子標簽時發(fā)出未調(diào)制的信號，位于RFID讀取器天線附近的電子標簽天線接收到該信號并激活標簽芯片后，根據(jù)標簽芯片內(nèi)部存儲的全球唯一標識號(ID)控制標簽天線的電流大小。這種電流的大小會進一步增強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)整到該標簽生成的調(diào)制量，并獲取標簽信息。

在反射工作模式中，在閱讀器和RFID電子標簽之間使用電磁波傳輸信息。讀取器讀取和識別射頻標簽時，首先發(fā)出未調(diào)制的電磁波。這時，位于原址的電子標簽天線接收電磁波信號，并在天線上產(chǎn)生感應電壓。電子標簽內(nèi)部電路為了整流這個感應電壓，激活標簽芯片而放大。標簽芯片激活后，將標簽芯片阻抗更改為自己的全球唯一標識號。電子標簽芯片的阻抗和標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行通信，因此，在兩個頻段工作的讀者和電子標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一步減少了天線的體積，減少了標簽的體積。

3.標簽芯片的特性要求標簽天線有一定的電抗。

射頻識別系統(tǒng)電子標簽天線的分類及工作原理

在超高頻和微波頻段，電子標簽和閱讀器之間的通信使用反射工作方式。這時，電子標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，被動電子標簽位于閱讀器的電磁波遠場。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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