RFID系統(tǒng)中的電感耦合與電磁方向散射工作方式
射頻前端(模擬前端)電路主要有電感耦合和微波電磁反向散射兩種工作方式。這兩種方式的工作原理和工作頻率都不相同，電感耦合工作方式主要工作在低頻和高頻頻段，而電磁反向散射工作方式主要工作在微波波段。
1.電感耦合工作方式的射頻前端
當(dāng)電子標(biāo)簽進入讀寫器產(chǎn)生的磁場區(qū)域后，電子標(biāo)簽通過與讀寫器電感耦合產(chǎn)生交變電壓。該交變電壓通過整流、濾波和穩(wěn)壓后，給電子標(biāo)簽的芯片提供所需的直流電壓。
當(dāng)電子標(biāo)簽與讀寫器的距離足夠近時，電子標(biāo)簽的線圈上就會產(chǎn)生感應(yīng)電壓，RFID電感耦合系統(tǒng)的電子標(biāo)簽主要是無源的，電子標(biāo)簽獲得的能量可以使標(biāo)簽開始工作。
2.電磁反向散射工作方式的射頻前端
當(dāng)電子標(biāo)簽采用電磁反向散射的工作方式時，射頻前端有發(fā)送電路、接收電路和公共電路 3部分。
(1)射頻前端發(fā)送電路
發(fā)送電路的主要功能是對控制部分輸出的數(shù)字基帶信號進行處理，然后通過電子標(biāo)簽的天線將信息發(fā)送給讀寫器。發(fā)送電路主要由調(diào)制電路、上變頻混頻器、帶通濾波器和功率放大器構(gòu)成。
① 調(diào)制電路
調(diào)制電路主要是對數(shù)字基帶信號進行調(diào)制。
?、?上變頻混頻器
上變頻混頻器對調(diào)制好的信號進行混頻，將頻率搬移到射頻頻段。
?、?帶通濾波器
帶通濾波器對射頻信號進行濾波，濾除通帶外的功率。
?、?功率放大器
功率放大器對信號進行功率放大，放大后的信號將送到天線，由天線輻射出去。
(2)射頻前端接收電路
接收電路的主要功能是對天線接收到的已調(diào)信號進行解調(diào)，恢復(fù)出數(shù)字基帶信號，然后送到電子標(biāo)簽的控制部分。接收電路主要由濾波器、放大器、混頻器和電壓比較器構(gòu)成，用來完成包絡(luò)產(chǎn)生和檢波的功能。
包絡(luò)產(chǎn)生電路的主要功能是對射頻信號進行包絡(luò)檢波，將信號從頻帶搬移到基帶，提取出ASK調(diào)制信號包絡(luò)。經(jīng)過包絡(luò)檢波后，信號還會存在一些高頻成分，需要進一步濾波，使信號曲線變得光滑，然后將濾波后的信號通過電壓比較器，恢復(fù)出原來的數(shù)字信號，這就是檢波電路的功能。
?、?射頻濾波電路。由天線接收的信號，經(jīng)過濾波器對射頻頻率進行濾波，濾除不需要的頻率。
② 放大器。放大器對接收到的微小射頻信號進行放大。
?、?下變頻混頻器。下變頻混頻器對射頻信號進行混頻，將頻率搬移到中頻。
?、?中頻濾波電路。經(jīng)過濾波器對中頻頻率進行濾波，濾除不需要的頻率。
?、?電壓比較器。通過電壓比較器，恢復(fù)出原來的數(shù)字信號。
3.公共電路
公共電路是射頻發(fā)送和射頻接收共同涉及的電路，包括電源產(chǎn)生電路、限制幅度電路、時鐘恢復(fù)電路和復(fù)位電路等。
(1)電源產(chǎn)生電路。電子標(biāo)簽一般為無源標(biāo)簽，需要從讀寫器獲得能量。電子標(biāo)簽的天線從讀寫器的輻射場中獲取交變信號，該交變信號需要一個整流電路將其轉(zhuǎn)化為直流電源。
(2)限幅電路。交變信號整流轉(zhuǎn)化為直流電源后，幅度需要限制，幅度不能高過三極管和MOS管的擊穿電壓，否則器件會損壞。
(3)時鐘恢復(fù)電路。電子標(biāo)簽內(nèi)部一般沒有設(shè)置額外的振蕩電路，時鐘由接收到的電磁信號恢復(fù)產(chǎn)生。時鐘恢復(fù)電路首先將恢復(fù)出與接收信號頻率相同的時鐘信號，然后再通過分頻器進行分頻，得到其他頻率的時鐘信號。
(4)復(fù)位電路。復(fù)位電路可以使電源電壓保持在一定的電壓值區(qū)間。電源電壓首先有一個參考電壓值，以這個參考電壓值為基準(zhǔn)，電源電壓可以在一定的范圍內(nèi)波動。如果電源電壓超出這個允許的波動范圍，就需要復(fù)位。
復(fù)位電路有上電復(fù)位和下電復(fù)位兩種功能。當(dāng)電源電壓升高，但仍小于波動允許的范圍時，復(fù)位信號仍然為低電平;當(dāng)電源電壓升高，而且超過波動允許的范圍時，復(fù)位信號跳變?yōu)楦?，這就是上電復(fù)位信號。當(dāng)電源電壓降低，但仍小于波動允許的范圍時，復(fù)位信號仍然為高電平;當(dāng)電源電壓降低，而且超過波動允許的范圍時，復(fù)位信號跳變?yōu)榈?，這就是下電復(fù)位信號。上電復(fù)位和下電復(fù)位是針對系統(tǒng)可能出現(xiàn)的意外而設(shè)置的保護措施。
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