射频识别——电感耦合方式的射频前端.ppt

* * * * * * * * * * * 开关S用于控制负载调制电阻Rmod的接入与否，开关S的通断由二进制数据编码信号控制。 电阻负载调制 二进制数据编码信号用于控制开关S。当二进制数据编码信号为“1”时，设开关S闭合，则此时应答器负载电阻为RL和Rmod并联；而二进制数据编码信号为“0”时，开关S断开，应答器负载电阻为RL。 应答器的负载电阻值有两个对应值，即RL（S断开时）和RL与Rmod的并联值RL//Rmod（S闭合时）。 * * * * * * * * * * * * * * * 应答器直流电源电压的产生 从耦合电压 v2到应答器工作所需的直流电压 Vcc 的变换过程如下图所示： 整流与滤波 稳压电路 阅读器与应答器之间的耦合电路模型如下图（a）所示，其中 是频率为 ω 的正弦电压， RS 是其内阻， R1是电感 L1 的损耗电阻, M是互感， R2 是电感 L2的损耗电阻， RL是等效负载电阻，C1 和C2分别为初级、次级回路的谐振电容。 为了分析的方便，将（a）中 C2 与 RL 的并联电路转换为（b）中 与 的串联电路。 阅读器与应答器之间的耦合电路模型 互感耦合回路的等效阻抗关系 初级、次级回路的电压方程为： 式中 Z11 为初级回路自阻抗，Z22为次级回路自阻抗，解上述方程得： 则有： 令 把称谓次级回路对初级回路的反射阻抗，把称为初级回路对次级回路的反射阻抗。 电阻负载调制 负载调制是应答器向阅读器传输数据所使用的方法。在以电感耦合方式工作的射频识别系统中，负载调制有电阻负载调制和电容负载调制两种方法。 下图为电阻负载调制的原理电路图： 开关 S 用于控制负载调制电阻 Rmod 的接入与否，开关 S 的通断由二进制数据编码信号控制。假定二进制数据编码信号为“1”时 S 闭合，则此时应答器负载电阻为 RL和Rmod 的并联；二进制数据编码信号为“0”时S断开，应答器负载电阻为 RL。应答器的负载电阻值有两个对应值，即 RL（S 断开时）和 RL 与 Rmod的并联值（S闭合时）。 电阻负载调制 电阻负载调制的等效电路图： 次级回路等效电路中的端电压 。设初级回路处于谐振状态，则其反射电抗 Xf2=0，故： 上式中 RLm 为负载电阻 RL 和负载调制电阻 Rmod 的并联值。当进行负载调制时， RLm RL, 因此 下降。在实际电路中， 的变化反映为电感线圈两端的电压变化。 电阻负载调制 电阻负载调制的等效电路图： 初级回路等效电路中的端电压 。次级回路的阻抗表达式为： 因此电阻负载调制时 Z22 下降，导致 Z22 上升（在互感 M 不变的情况下）。若次级回路处于谐振状态，其反射电抗 Xf1=0 ，则表现为反射电阻 Rf1 的增加。 Rf1 的增加即意味着 的增加。 电阻负载调制 电阻负载调制数据信息传递的原理： 电容负载调制是用附加的电容 Cmod 代替调制电阻 Rmod ，其原理电路图如下： 电容负载调制和电阻负载调制的不同之处在于：的接入不改变应答器回路的谐振频率，因此阅读器和应答器在工作频率下都处于谐振状态；当接入后，应答器回路失谐，其反射电抗也会引起阅读器回路失谐，情况比较复杂。 电容负载调制 电容负载调制的等效电路图： 次级回路等效电路中的端电压 。设初级回路处于谐振状态，则其反射电抗 Xf2=0，故： 由此可见，Cmod 的接入使得 下降，即电感 L2 两端的电压下降。 电容负载调制 电容负载调制的等效电路图： 初级回路等效电路中的端电压 。次级回路的阻抗表达式为： 因此电容负载调制时 Z22 下降，导致 Z22 上升（在互感 M 不变的情况下）。但由于次级回路失谐，因此 Zf1中包含Xf1的成分。由于 Zf1 上升，所以电感 L2 两端的电压增加，但此时电压不仅是幅度的变化，也是相位的变化。 电容负载调制 功率放大电路位于射频识别系统的阅读器中，用于向应答器提供能量。阅读器中的功率放大电路采用谐振功率放大器（采用谐振回路作为匹配网络的功率放大器）。 按照流通角的不同，功率放大器可以分为 A 类（或称甲类）、B 类（或称乙类）、C 类（或称丙类）三类工作状态。 除了按照电流流通角来分类的工作状态外，还有使电子器件于开关状态的 D 类（或称丁类）和 E 类（或称戊类）放大器。 在电感耦合射频识别系统的阅读器中，常采用B、D E 类放大器。 功率放大电路 电子产品的电磁兼容性（EMC）包含两方面：一方面是电磁干扰（EMI），另外一方面是