RFID应用及原理 第四章 RFID系统读写器教程教案.ppt

射频识别技术RFID Technology 第三章 RFID读写器 第三章 RFID读写器 读写器是射频识别系统中又一个非常重要的组成部分，它负责连接电子标签和计算机通信网络，与标签进行双向数据通信，读取标签中的数据，或者按照计算机的指令对标签中的数据进行改写。读写器的工作频率决定了整个射频识别系统的工作频率，读写器的功率大小决定了整个射频识别系统的工作距离。 1、读写器的功能 2、读写器的基本组成 3、读写器的I/O接口形式 4、读写器的工作方式 5、读写器的种类 6、读写器的发展趋势 读写器之所以非常重要，这是由它的功能所决定的，它的主要功能有以下几点： ①实现与电子标签的通讯：最常见的就是对标签进行读数，这项功能需要有一个可靠的软件算法确保安全性、可靠性等。除了进行读数以外，有时还需要对标签进行写入，这样就可以对标签批量生产，由用户按照自己需要对标签进行写入； ②给标签供能:在标签是被动式或者半被动式的情况下，需要读写器提供能量来激活射频场周围的电子标签；阅读器射频场所能达到的范围主要由天线的大小以及阅读器的输出功率决定的。天线的大小主要是根据应用要求来考虑的，而输出功率在不同国家和地区，都有不同的规定。 第三章 RFID读写器 1、读写器的功能 ③实现与计算机网络的通讯：这一功能也很重要，读写器能够利用一些接口实现与上位机的通讯，并能够给上位机提供一些必要的信息； ④实现多标签识别：读写器能够正确的识别其工作范围内的多个标签； ⑤实现移动目标识别：读写器不但可以识别静止不动的物体，也可以识别移动的物体； ⑥实现错误信息提示：对于在识别过程中产生的一些错误，读写器可以发出一些提示； ⑦对于有源标签，读写器能够读出有源标签的电池信息，如电池的总电量、剩余电量等。 第三章 RFID读写器 1、读写器的功能 典型的读写器终端一般由天线、射频接口模块和逻辑控制模块三部分构成，其结构图如下所示： 第三章 RFID读写器 2、读写器的基本组成 （1）天线 读写器的天线是发射和接收射频载波信号的设备； 它主要负责将读写器中的电流信号转换成射频载波信号并发送给电子标签，或者接收标签发送过来的射频载波信号并将其转化为电流信号； 读写器的天线可以外置也可以内置； 天线的设计对阅读器的工作性能来说非常重要，对于无源标签来说，它的工作能量全部由阅读器的天线提供。 第三章 RFID读写器 2、读写器的基本组成 （2）射频接口模块 读写器的射频接口模块主要包括发射器、射频接收器、时钟发生器和电压调节器等。该模块是读写器的射频前端，同时也是影响读写器成本的关键部位，主要负责射频信号的发射及接收。 其中的调制电路负责将需要发送给电子标签的信号加以调制，然后再发送； 解调电路负责将解调标签送过来的信号并进行放大； 时钟发生器负责产生系统的正常工作时钟。 第三章 RFID读写器 2、读写器的基本组成 （3）逻辑控制模块 读写器的逻辑控制模块是整个读写器工作的控制中心、智能单元，是读写器的“大脑”， 读写器在工作时由逻辑控制模块发出指令，射频接口模块按照不同的指令做出不同的操作。 它主要包括微控制器、存储单元和应用接口驱动电路等。 微控制器可以完成信号的编解码、数据的加解密以及执行防碰撞算法； 存储单元负责存储一些程序和数据； 应用接口负责与上位机进行输入或输出的通信。 第三章 RFID读写器 2、读写器的基本组成 （2）功率分配器把要发射的信号分成两部分，一部分发送到接收电路，作为接收信号进行混频时的信号源，另外一路则先经过衰减器再送到Mixer； （3）通过混频，使阅读器的基带信号控制传送过来的载波信号的幅度相位变化，然后经过可变增益放大器（VGA）和射频滤波器以后，传至功率放大器; （4）阅读器根据实际情况，自动调节发射信号的增益，然后经过射频功率放大器进行放大，最后再经过环行器传送到阅读器天线准备发射。 这里环行器的作用就是将阅读器天线接收到的信号与发送的信号隔离开来，避免出现同频干扰。 第三章 RFID读写器 2、读写器的基本组成 读写器的接收部分主要包括功率分配器、混频器、模数转换器(ADC)以及射频滤波器，接收部分的工作流程是： （1）由标签通过反向散射传递过来的信号通常功率比较小，它会首先进入环行器，以便与阅读器发射的载波信号分离，避免出现同频干扰。在通过射频滤波器后，进入到功率分配器，从这里出来的信号又分成了两路; （2）从发射线路过来的未调制载波作为接收线路的本振信号，产生两路参考信号，两路参考信号的相位相差90。 （3）两路参考信号与从第一步功分器分离出来的两路信号进行混频，生成两路基带信号，然后分别经过各自的运