RFID(無(wú)線射頻識(shí)別)技術(shù)也被稱為電子標(biāo)簽技術(shù),它通過(guò)無(wú)線射頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)非接觸方式下的雙向通信,完成對(duì)目標(biāo)對(duì)象的自動(dòng)識(shí)別和數(shù)據(jù)的讀寫操作。
RFID技術(shù)具有無(wú)接觸、精度高、抗干擾、速度快以及適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)等顯著優(yōu)點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于諸如物流管理、交通運(yùn)輸、醫(yī)療衛(wèi)生、商品防偽、資產(chǎn)管理以及國(guó)防軍事等領(lǐng)域,被公認(rèn)為二十一世紀(jì)十大重要技術(shù)之一。
RFID標(biāo)簽的構(gòu)成
一個(gè)完整超高頻無(wú)源RFID標(biāo)簽由天線和標(biāo)簽芯片兩部分組成,其中,標(biāo)簽芯片一般包括以下幾部分電路:
- 電源恢復(fù)電路
- 電源穩(wěn)壓電路
- 反向散射調(diào)制電路
- 解調(diào)電路
- 時(shí)鐘恢復(fù)/產(chǎn)生電路
- 啟動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路
- 參考源產(chǎn)生電路
- 控制單元
- 存儲(chǔ)器
<1>電源恢復(fù)電路
電源恢復(fù)電路將RFID標(biāo)簽天線所接收到的超高頻信號(hào)通過(guò)整流、升壓等方式轉(zhuǎn)換為直流電壓,為芯片工作提供能量。
電源恢復(fù)電路具有多種可行的電路結(jié)構(gòu)。在這些電源恢復(fù)電路中,并不存在最理想的電路結(jié)構(gòu),每種電路都有各自的優(yōu)點(diǎn)及缺陷。在不同的負(fù)載情況、不同的輸入電壓情況、不同的輸出電壓要求以及可用的工藝條件下,需要選擇不同的電路以使其達(dá)到最優(yōu)的性能。
<2> 電源穩(wěn)壓電路
在輸入信號(hào)幅度較高時(shí),電源穩(wěn)壓電路必須能保證輸出的直流電源電壓不超過(guò)芯片所能承受的最高電壓;同時(shí),在輸入信號(hào)較小時(shí),穩(wěn)壓電路所消耗的功率要盡量的小,以減小芯片的總功耗。
從穩(wěn)壓原理上看,穩(wěn)壓電路結(jié)構(gòu)可以分為并聯(lián)式穩(wěn)壓電路和串聯(lián)式穩(wěn)壓電路兩種。
在RFID標(biāo)簽芯片中,需要有一個(gè)較大電容值的儲(chǔ)能電容存儲(chǔ)足夠的電荷以供標(biāo)簽在接收調(diào)制信號(hào)時(shí),仍可在輸入能量較小的時(shí)刻(例如OOK調(diào)制中無(wú)載波發(fā)出的時(shí)刻),維持芯片的電源電壓。如果輸入能量過(guò)高,電源電壓升高到一定程度,穩(wěn)壓電路中電壓感應(yīng)器將控制泄流源將儲(chǔ)能電容上的多余電荷釋放掉,以此達(dá)到穩(wěn)壓的目的。
<3>解調(diào)電路
出于減小芯片面積和功耗的考慮,目前大部分無(wú)源RFID標(biāo)簽均采用了ASK調(diào)制。對(duì)于標(biāo)簽芯片的ASK解調(diào)電路,常用的解調(diào)方式是包絡(luò)檢波的方式。
包絡(luò)檢波部分與電源恢復(fù)部分的倍壓電路基本相同,但是不必提供大的負(fù)載電流。在包絡(luò)檢波電路的末級(jí)并聯(lián)一個(gè)泄電流源。當(dāng)輸入信號(hào)被調(diào)制時(shí),輸入能量減小,泄流源將包絡(luò)輸出電壓降低,從而使得后面的比較器電路判斷出調(diào)制信號(hào)。由于輸入射頻信號(hào)的能量變化范圍較大,泄流源的電流大小必須能夠動(dòng)態(tài)的進(jìn)行調(diào)整,以適應(yīng)近場(chǎng)、遠(yuǎn)場(chǎng)不同場(chǎng)強(qiáng)的變化。例如,如果泄流電源的電流較小,在場(chǎng)強(qiáng)較弱時(shí),可以滿足比較器的需要,但是當(dāng)標(biāo)簽處于場(chǎng)強(qiáng)很強(qiáng)的近場(chǎng)時(shí),泄放的電流將不足以使得檢波后的信號(hào)產(chǎn)生較大的幅度變化,后級(jí)比較器無(wú)法正常工作。
<4>調(diào)制電路
無(wú)源UHF RFID標(biāo)簽一般采用反向散射的調(diào)制方法,即通過(guò)改變芯片輸入阻抗來(lái)改變芯片與天線間的反射系數(shù),從而達(dá)到調(diào)制的目的。一般設(shè)計(jì)天線阻抗與芯片輸入阻抗使其在未調(diào)制時(shí)接近功率匹配,而在調(diào)制時(shí),使其反射系數(shù)增加。
RFID標(biāo)簽的分類
按供電方式分:有源(Active)標(biāo)簽和無(wú)源(Passive)標(biāo)簽。
按工作頻率分:低頻(LF)標(biāo)簽、高頻(HF)標(biāo)簽、超高頻(UHF)標(biāo)簽以及微波(uW)標(biāo)簽。
按通信方式分:主動(dòng)式標(biāo)簽(TTF)和被動(dòng)式標(biāo)簽(RTF)。
按標(biāo)簽芯片分:只讀(R/O)標(biāo)簽、讀寫(R/W)標(biāo)簽和CPU標(biāo)簽。