第 03 章 RFID的无线通信原理--电感耦合通信.ppt

* 电感耦合方式的射频前端 RFID电感耦合方式的射频前端 主要内容： 线圈的自感与互感 RFID读写器的射频前端 RFID电子标签的射频前端 RFD读写器与电子标签的互感耦合 一、线圈自感与互感—知识回顾 磁通Φ=？ 总磁通Ψ =？ 自感L=? 互感M12=? 如果读写器线圈的圈数为N1，电子标签线圈的圈数为N2，线圈都为圆形，线圈的半径分别为R1、R2，两个线圈圆心之间的距离为d，两个线圈平行放置，其中一个线圈的半径远小于d时，则两个线圈之间的互感M12=? 互感：当第一个线圈上的电流产生磁场，并且该磁场通过第二个线圈时，通过第二个线圈的总磁通与第一个线圈上电流的比值，称为两个线圈间的互感 线圈之间的互感也是一种电参量，线圈之间的互感仅与两个线圈的结构、尺寸、相对位置和材料有关。 二、RFID读写器的射频前端 射频前端：实现射频能量和信息传输的射频前端电路。 读写器天线功能：低频和高频RFID读写器的天线用于产生磁通，该磁通向电子标签提供电源，并在读写器与电子标签之间传递信息。 读写器天线构造要求： 读写器天线上的电流最大，以使读写器线圈产生最大的磁通。 功率匹配，以最大程度地输出读写器的能量。 足够的带宽，以使读写器信号无失真输出。 射频前端电路结构？ 串联谐振电路 串联谐振电路的组成？ 电感、电容、电阻串联而成 ⒈ RFID读写器的射频前端电路结构 射频前端：实现射频能量和信息传输的射频前端电路。 读写器天线功能：低频和高频RFID读写器的天线用于产生磁通，该磁通向电子标签提供电源，并在读写器与电子标签之间传递信息。 读写器天线构造要求： 读写器天线上的电流最大，以使读写器线圈产生最大的磁通。 功率匹配，以最大程度地输出读写器的能量。 足够的带宽，以使读写器信号无失真输出。 射频前端电路结构？ 串联谐振电路 串联谐振电路的组成？ 电感、电容、电阻串联而成 电感L： 储存磁能并产生感抗 XL=? 电容C： 储存电场能并产生容抗 XC=? 谐振条件： 当电感L储存的平均磁能与电容C储存的平均场能相等时，电路产生谐振，此时电感L的感抗和电容C的容抗相互抵消，输入阻抗为纯电阻R。 ⒉ 串联谐振 特性参数： 谐振频率 品质因素 输入阻抗 带宽 电感L储存的平均磁能Wm=? 电容C储存平均电场能We=? 谐振角频率ω=？ 谐振频率f=？ ⒉ 串联谐振—谐振频率 定义？ 计算：Q=？ ⒉ 串联谐振—品质因素 当ω= ω0时，Zin=？ 当ω= ω0 ±△ ω ≠ ω0 时，Zin=？ X-ω曲线图？ Z-ω曲线图？ ⒉ 串联谐振—输入阻抗 ⒉ 串联谐振—带宽 I-ω曲线？ I/I0 -ω曲线？ 带宽分布图？ ω2- ω1=？ ⒉ 串联谐振—有载品质因素 无载品质因数Q：体现了谐振电路自身的特性。 有载品质因素QL:实际应用中，谐振电路总是要与外负载相耦合，由于外负载消耗能量，使总的品质因数下降。 假设外负载为RL，外部品质因数定义为： 整个回路的有载品质因数为： 品质因数关系： 思考题1： 1）谐振时，回路电抗X=? 2）谐振时，回路最大电流Im=？ 3）谐振时，电感两端电压VL=? 4）谐振时，电容两端电压VC=? 三、RFID电子标签的射频前端 电子标签天线功能：低频和高频RFID电子标签的天线用于耦合读写器天线的磁通，该磁通向电子标签提供电源，并在读写器与电子标签之间传递信息。 电子标签天线构造要求： 电子标签天线上感应的电压最大，以使电子标签线圈输出最大的电压。 功率匹配，以最大程度地耦合来自读写器的能量。 足够的带宽，以使电子标签接收的信号无失真。 射频前端电路结构？ 并联谐振电路 并联谐振电路的组成？ 电感、电容并联而成 ⒈ RFID电子标签的射频前端电路结构 电子标签天线功能：低频和高频RFID电子标签的天线用于耦合读写器天线的磁通，该磁通向电子标签提供电源，并在读写器与电子标签之间传递信息。 电子标签天线构造要求： 电子标签天线上感应的电压最大，以使电子标签线圈输出最大的电压。 功率匹配，以最大程度地耦合来自读写器的能量。 足够的带宽，以使电子标签接收的信号无失真。 射频前端电路结构？ 并联谐振电路 并联谐振电路的组成？ 电感、电容并联而成 电感L：储存磁能并产生感抗 XL=? 电容C：储存电场能并产生容抗 XC=? 谐振条件：当电感L储存的平均磁能与电容C储存的平均场能相等时，电路产生谐振，此时电感L的感抗和电容C的容抗相互抵消，输入阻抗为纯电阻R。 ⒉ 并联谐振 特性参数： 谐振频率 品质因素 输入阻抗 带宽 电感L储存的平均磁能Wm=? 电容C储存平均电场能We=? 谐振角频率ω=？ 谐振频率f=？ ⒉ 并联谐振—谐振频率 定义？ 计算：Q=？ ⒉ 并联谐振—品质因素 当ω= ω0时，Z