第9章微波RFID技術

第9章微波RFID技術第一頁，共36頁。第9章

微波RFID技術9.1概述9.1.1與HF、低頻RFID技術的比較RFID技術中微波頻段通常所用頻率是433MHz，860~960MHz，2.45GHz，5.8GHz工作距離：具有較遠的讀寫距離，通常為大于1m耦合方式：多采用反向散射方式而不是電感耦合方式天線：尺寸較小防碰撞：必須有較快、有效的處理碰撞的能力應答器功能：還可集成有傳感器，例如溫度傳感器、應力傳感器等

2第二頁，共36頁。第9章

微波RFID技術9.1.2標準概況

ISO/IEC空中接口標準空中接口標準采用ISO/IEC18000標準ISO/IEC18000-7是433MHz標準ISO/IEC18000-6是860~930MHz標準ISO/IEC18000-4是2.45GHz標準行業(yè)標準EPCglobalUIC（UbiquitousIDCenter）3第三頁，共36頁。第9章

微波RFID技術9.2天線技術基礎天線的作用是將發(fā)送器送來的高頻電流變換為無線電波并傳送到空間，或將空間傳來的無線電波轉變?yōu)槟芙邮盏母哳l電流是一種能量轉換器件一般都是可逆的，即同一副天線既可用作接收天線，也可用作發(fā)射天線4第四頁，共36頁。第9章

微波RFID技術9.2.1基本元的輻射

天線可分割為無限多個基本元，元上載有交變的電流和磁流?；驹系碾姡ù牛┝鞯恼穹?、相位和方向均假設是相同的?；驹煞譃槿悾弘娏髟?、磁流元和面元。電流元上載有交變電流，稱為電基本振子。磁流元上載有交變磁流，稱為磁基本振子。5第五頁，共36頁。第9章

微波RFID技術1.電基本振子6第六頁，共36頁。第9章

微波RFID技術電基本振子的場可分三種區(qū)域近區(qū)場：Kr<<1中間區(qū)：介于遠區(qū)和近區(qū)之間2.磁基本振子遠區(qū)場：Kr>>17第七頁，共36頁。第9章

微波RFID技術9.2.2天線的電參數1.發(fā)射天線的電參數效率輸入阻抗輻射方向主瓣寬度與副瓣ZAin=RAin+jXAin

8第八頁，共36頁。第9章

微波RFID技術發(fā)射天線的電參數方向系數極化：在最大輻射方向上電場矢量端點運動的軌跡，分為線極化、圓極化和橢圓極化增益系數工作頻帶寬度接收天線的電參數有效面積噪聲溫度干擾和干擾抑制9第九頁，共36頁。第9章

微波RFID技術9.3RFID系統(tǒng)常用天線

9.3.1對稱振子天線

1.輻射場與方向圖對稱振子天線

對稱振子直徑2aλ時

對稱振子的方向性函數10第十頁，共36頁。第9章

微波RFID技術不同的對稱振子天線的電長度l/λ情況下E面內的方向圖2.天線輻射功率3.天線的輸入阻抗4.半波對稱振子的主要性能參數11第十一頁，共36頁。第9章

微波RFID技術9.3.2微帶天線微帶天線

12第十二頁，共36頁。第9章

微波RFID技9.3.3天線陣天線陣

13第十三頁，共36頁。第9章

微波RFID技術9.3.4非頻變天線等角螺旋曲線14第十四頁，共36頁。第9章

微波RFID技術非頻變天線平面等角螺旋天線

15第十五頁，共36頁。第9章

微波RFID技術非頻變天線阿基米德螺旋天線

16第十六頁，共36頁。第9章

微波RFID技術非頻變天線錐形等角螺旋天線

17第十七頁，共36頁。第9章

微波RFID技術非頻變天線梯齒型對數周期天線

18第十八頁，共36頁。第9章

微波RFID技術非頻變天線導線型對數周期天線對數周期振子陣19第十九頁，共36頁。第9章

微波RFID技術9.3.5口徑天線口徑天線

20第二十頁，共36頁。第9章

微波RFID技術口徑天線矩形喇叭天線21第二十一頁，共36頁。第9章

微波RFID技術口徑天線拋物面反射器22第二十二頁，共36頁。第9章

微波RFID技術9.4微波應答器微波應答器的基本電路組成

23第二十三頁，共36頁。第9章

微波RFID技術9.4.1微波應答器工作原理

1.基本電路組成

2.能量獲?、購纳漕l能量獲得；②應答器帶有附加電池，但僅提供芯片運轉能量，通信能量仍通過射頻獲得；③所帶電池提供芯片運轉和通信所需的能量。

24第二十四頁，共36頁。第9章

微波RFID技術

接收天線及其等效電路3.信息傳送方式

基于反向散射原理的反射調制25第二十五頁，共36頁。第9章

微波RFID技術反射調制工作原理反射調制原理應答器的散射橫截面26第二十六頁，共36頁。第9章

微波RFID技術9.4.2無源應答器芯片XRAG2——ST（意法半導體）符合EPCglobalClass1規(guī)范載波頻率范圍為860~960MHz

接收信號是異步脈寬調制（PWM）的90%SSB-ASK、DSB-ASK或PR-ASK調制信號（數據傳輸速率最高達128kbps），應答為FM0和Miller位編碼反射調制信號（數據傳輸速率最高達640kbps）432位存儲器有兩種配置可供選擇（三組內存結構、四組內存結構）具有讀取、編程和擦除功能安全機制包括密碼防篡改保護和Kill命令典型編程時間為0.1s可循環(huán)擦寫1萬次以上，數據可保存40年以上在有10個以上的閱讀器環(huán)境中，XRAG2能夠在密集閱讀模式下工作，即閱讀器發(fā)射和應答器回應使用不同的邊帶，從而最大限度地降低信號干擾27第二十七頁，共36頁。第9章

微波RFID技術XRAG2芯片三組內存結構圖28第二十八頁，共36頁。第9章

微波RFID技術XRAG2芯片四組內存結構圖29第二十九頁，共36頁。第9章

微波RFID技術XRAG2存儲器應答器識別結構64位TID存儲器內容是由STM公司根據ISO18000標準和ISO15963技術報告所寫入的。XRAG2能傳送ISOTID和EPCTID。

ISOTID結構圖EPCTID結構圖30第三十頁，共36頁。第9章

微波RFID技術XRAG2芯片的基本結構框圖31第三十一頁，共36頁。第9章

微波RFID技術閱讀器到應答器的規(guī)則閱讀器能夠通過DSB-ASK，SSB-ASK和PR-ASK調制射頻載波信號，從而與應答器進行通信。

32第三十二頁，共36頁。第9章

微波RFID技術應答器到閱讀器的規(guī)則應答器到閱讀器的數據編碼應答器到閱讀器的FM0調制，是在執(zhí)行啟動盤存周期的Query命令期間，通過閱讀器設置副載波參數（M）為1來選擇的。FM0符號33第三十三頁，共36頁。第9章

微波RFID技術應答器到閱讀器的規(guī)則應答器閱