RFID电感耦合的工作原理
低频和高频RFID系统起步较早,已经有几十年的应用历史。现在低频和高频RFID系统比较成熟,国内技术与国际技术没有太大差别,国内第二代身份证、城市一卡通和门禁卡等都采用这些频段,是目前应用范围较广的RFID系统。
低频和高频RFID基本上都采用电感耦合识别方式。由于低频和高频RFID的工作波长较长,电子标签都处于读写器天线的近区,其工作能量是通过电感耦合方式从读写器天线的近场中得到。电感耦合方式的电子标签几乎都是无源的,这意味着电子标签工作的全部能量都要从读写器获得。电子标签与读写器之间传送数据时,电子标签需要位于读写器附近,这样电子标签可以获得较大的能量。
在这种工作方式中,读写器和电子标签的天线都是线圈,读写器的线圈在它周围产生磁场,当电子标签通过时,电子标签的线圈上会产生感应电压,整流后可为电子标签上的微型芯片供电,使电子标签开始工作。
电子标签与读写器的天线可以是圆形线圈或长方形线圈,两个线圈之间的作用可以理解为变压器的耦合,两个线圈之间的耦合功率与工作频率、线圈匝数、线圈面积、线圈间的距离和线圈的相对角度等多种因素有关。
计算表明,在与线圈天线的距离增大时,磁场强度的下降起初为 60 dB/10倍频程;当过渡到距离天线 λ/2π 之后,磁场强度的下降为 20 dB/10倍频程。另外,工作频率越低,工作波长越长,例如,6.78 MHz、13.56 MHz和 27.125 MHz 的工作波长分别为44 m、22 m和11 m。可以看出,在读写器的工作范围内(例如 0~10 cm),使用频率较低的工作频率,有利于读写器线圈和电子标签线圈的电感耦合。
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