RFID技術(shù)的電磁反向散射耦合與調(diào)制的原理是什么?
在典型的遠(yuǎn)場中,讀寫器和電子標(biāo)簽之間的距離有幾米,而載波波長僅有幾到幾十厘米。rfid讀寫器和電子標(biāo)簽之間的能量傳輸方式為反向散射調(diào)制。電磁反向散射耦合方式一般用于超高頻或微波RFID標(biāo)簽,讀取距離較遠(yuǎn),典型的作用距離一般大于1 m,最大可達(dá)10 m以上,典型工作頻率通常為433 MHz、800/900 MHz、2.45 GHz和5.8 GHz。
電磁反向散射這種通信方式利用的是電磁場,當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入到電磁場時,電子標(biāo)簽的天線將產(chǎn)生感應(yīng)電流。不同于電磁感應(yīng)需要感應(yīng)線圈,這里的線圈大多是單偶極子或者雙偶極子。電磁反向散射耦合的實質(zhì)是讀寫器天線輻射出的電磁波到達(dá)射頻標(biāo)簽天線表面后形成反射回波,反射回波再被讀寫器天線所接收。在耦合過程中利用的是讀寫器天線輻射出的交變電磁能,這相當(dāng)于天線的遠(yuǎn)場情況。從雷達(dá)技術(shù)中得知,電磁波可以被外形尺寸大于其波長一半的物體所反射,因此標(biāo)簽天線的尺寸需要滿足波長的一半,即L>λ/2。
讀寫器和標(biāo)簽構(gòu)成一個完整的收發(fā)通信系統(tǒng)。功率P1是從讀寫器天線發(fā)射出來的,只有一部分(由于自由空間衰減)到達(dá)標(biāo)簽天線。到達(dá)標(biāo)簽的功率P1′為標(biāo)簽天線提供電壓,整流后為標(biāo)簽芯片供電。到達(dá)功率P1′的一部分被天線反射,其反射功率為P2。反射功率P2經(jīng)自由空間后再到達(dá)讀寫器,被讀寫器天線接收。讀寫器接收的信號經(jīng)收發(fā)耦合器電路傳輸至收發(fā)器,放大后經(jīng)電路處理獲得有用信息。
電磁反向散射調(diào)制是指射頻識別系統(tǒng)中無源電子標(biāo)簽將數(shù)據(jù)發(fā)送回讀寫器時所采用的通信方式。標(biāo)簽天線的反射性能受到連接到天線的負(fù)載變化的影響,因此可以采用負(fù)載調(diào)制方法實現(xiàn)反射調(diào)制。通過與天線并聯(lián)一個附加負(fù)載電阻,傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流控制該電阻的接通和斷開,從而完成對標(biāo)簽反射功率的振幅調(diào)制。標(biāo)簽反射功率在空間自由輻射,其中一部分被讀寫器天線接收,被收發(fā)耦合器解耦合后,送到讀寫器的接收入口。
電子標(biāo)簽返回數(shù)據(jù)的方式是控制天線的阻抗。要發(fā)送的數(shù)據(jù)是具有兩種電平的信號,可以通過一個簡單的“阻抗開關(guān)”表示(開關(guān)閉合表示“1”,開關(guān)斷開表示“0”)。由阻抗開關(guān)控制電阻或電容,進(jìn)而改變天線的發(fā)射系數(shù),完成對載波信號的調(diào)制。
這種數(shù)據(jù)調(diào)制方式和普通的數(shù)據(jù)通信方式有很大的區(qū)別,電子標(biāo)簽根據(jù)要發(fā)送的數(shù)據(jù)通過控制天線開關(guān),從而改變匹配程度。這樣,從標(biāo)簽返回的數(shù)據(jù)就被調(diào)制到了返回的電磁波幅度上。這與ASK調(diào)制有些類似。