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射频识别系统电子标签天线的分类及工作原理

2023年03月19日 14:37:08      来源:上海营信信息技术有限公司 >> 进入该公司展台      阅读量:24

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无线射频识别技术是一种非接触自动识别技术,由电子标签、阅读器和天线组成的短距离无线通信系统。射频识别的电子标签是RFID芯片和标签天线的结合体。标签根据工作模式分为无源标签和有源标签。有源标签本身携带电池,提供阅读器通信所需的能量。无源标签使用感应耦合或反射操作模式。也就是说,通过标签天线,通过阅读器发出的电磁场或电磁波,获得能量激活芯片。控制无线识别标签芯片与标签天线的匹配程度,将存储在标签芯片上的信息反馈给RFID读写器。所以。射频识别标签天线的阻抗必须与标签芯片的输入阻抗匹配,这样RFID标签芯片才能限度地提高射频识别阅读器发出的电磁波能量。标签天线设计还应考虑应用于金属物体表面的标签天线和应用于一般物体表面的标签天线等电子标签的情况。天线结构和材料选择有很大的差异。适合多种芯片、低成本、多用途标签天线的射频识别是我国广泛普及的核心技术之一。

射频识别系统电子标签天线的分类及工作原理

对于具有无源电子标签的射频识别系统,根据工作频段有两个工作模式。一个是感应耦合方式,该模式又称为近场模式,主要用于低频和高频RFID系统,另一个是反射工作模式,常见的是超高频RFID系统。
感应耦合模式主要是指阅读器天线和标签天线都使用线圈形式,读写器读取电子标签时发出未调制的信号,位于RFID读取器天线附近的电子标签天线接收到该信号并激活标签芯片后,根据标签芯片内部存储的标识号(ID)控制标签天线的电流大小。这种电流的大小会进一步增强或减少阅读器天线发出的磁场。此时,阅读器的近场组件显示调制的特性,阅读器内部电路从0调整到该标签生成的调制量,并获取标签信息。

在反射工作模式中,在阅读器和RFID电子标签之间使用电磁波传输信息。读取器读取和识别射频标签时,首先发出未调制的电磁波。这时,位于原址的电子标签天线接收电磁波信号,并在天线上产生感应电压。电子标签内部电路为了整流这个感应电压,激活标签芯片而放大。标签芯片激活后,将标签芯片阻抗更改为自己的标识号。电子标签芯片的阻抗和标签芯片之间的阻抗匹配好的话,基本上信号不会反射,阻抗匹配不好的话,几乎所有的反射信号都会发生。这样,反射信号就会发生振幅变化,这与反射信号的调幅处理相似。读取器接收调制的反射信号,判断和识别电子标签的识别ID号。这些天线主要包括微带天线、平面偶极天线和环形天线。

射频识别系统电子标签天线的分类及工作原理

如上所述,低频和高频的射频识别系统使用电感耦合模式进行通信,因此,在两个频段工作的读者和电子标签都使用线圈形式的天线。在这两个频段工作的射频识别系统依赖于近距离作用的范围,识别距离缩短。根据目前的情况,使用近距离通信的射频识别系统的识别距离不超过1米。
低频和高频频段的射频识别系统使用电磁场耦合模式,因此系统的天线都采用线圈形式。采用这种形式的主要原因如下。
1、电磁场的结合在线圈之间比较紧密。
2、天线以线圈的形式进一步减少了天线的体积,减少了标签的体积。

3.标签芯片的特性要求标签天线有一定的电抗。

射频识别系统电子标签天线的分类及工作原理

在超高频和微波频段,电子标签和阅读器之间的通信使用反射工作方式。这时,电子标签和阅读器之间的桥梁不再是近磁场,而是连续电磁波。此时,被动电子标签位于阅读器的电磁波远场。根据频带的波长和天线的口径,可以计算频带频识别系统的远场和阅读器之间的距离。一般来说,超高频识别距离在60米以内。
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