ET7131 13.56Mhz 高频 RFID读写器技术参数

考虑反射阻抗的13.56MHz RFID 读写器天线设计朱成卫上海交通大学微电子学院, 上海（200335）Email: dzhu@摘 要： 从能量的角度，可将应答器等价为读写器天线线圈上的反射阻抗。

应答器获得的能量和反射阻抗的功耗成正比。

在很多应用场合，反射阻抗远远大于读写器天线电感的内阻，在计算天线品质因数时是重要参数。

阻抗匹配的理想目标是使反射阻抗的功率最大，但为了衰减天线过高的空载品质因数往往偏离效率最高的设计方案。

读写器天线的谐振形式应包含反射阻抗进行计算并选择。

关键词： 射频识别；读写器；天线；反射阻抗；谐振；品质因数；阻抗匹配中图分类号 TN957.21. 引言大多数13.56MHz RFID 系统采用无源应答器。

当读写器、应答器天线面积接近、间距较小时，应答器功耗对读写器影响较大。

或者当工作磁场范围内存在多个应答器时，部分应答器按指令进入休眠之前的总功耗也较大。

有文献[1][2]为阻抗匹配而在天线上串、并电阻，但这并不等于应答器获得最大能量。

本文以应答器为负载，探讨了能量、品质因数和匹配问题。

2. 应答器得到的能量图1为13.56MHz 无源RFID 应答器的一种常见电路基本结构[3]。

应答器由天线和芯片组成，而芯片又包含整流(D 1~D 4)、储能(C 3)、降压(LDO)、EEPROM 、状态机、负载调制(D out 、M 1)等电路模块。

R 2是天线线圈L 2的内阻，C 2为谐振电容。

图1 应答器电路结构简图记P 2为应答器获得的能量在读写器发射时间内的平均值，记u 2为应答器天线的输出电压。

定义应答器等效负载 222||P u R L = (1)假设读写器天线线圈L 1和电容C 1串联谐振，且将天线前级抽象为输出电压u 1、阻抗Z S 的电压源，记R 1为L 1的内阻，则不包含读写器接收电路的RFID 系统可简化为图2。

图2 13.56MHz RFID 系统简化图 图3 以u Q2代替读写器 为减少高频辐射L 1上电流i 1应为简谐信号，即i 1=|i 1|cos ωt ，其变化率di 1 /dt = j ωi 1。

不同频段的RFID读写器会有不同的特性，本文详细介绍了无源的读卡器在不同工作频率产品的特性以及主要的应用。

目前定义RFID读写器的工作频率有低频、高频和超高频的频率范围内的符合不同标准的不同的产品，而且不同频段的RFID读写器会有不同的特性。

其中读卡器有无源和有源两种方式，下面详细介绍无源的读卡器在不同工作频率产品的特性以及主要的应用。

一、低频(从125KHz到134KHz)其实RFID技术首先在低频得到广泛的应用和推广。

该频率主要是通过电感耦合的方式进行工作，也就是在读写器线圈和RFID标签线圈间存在着变压器耦合作用。

通过读写器交变场的作用在天线中感应的电压被整流，可作供电电压使用。

磁场区域能够很好的被定义，但是场强下降的太快。

特性：1、工作在低频的读卡器的一般工作频率从120KHz到134KHz，TI的工作频率为134.2KHz。

该频段的波长大约为2500m。

2、除了金属材料影响外，一般低频能够穿过任意材料的物品而不降低它的读取距离。

3、工作在低频的读写器在全球没有任何特殊的许可限制。

4、低频产品有不同的封装形式。

好的封装形式就是价格太贵，但是有10年以上的使用寿命。

5、虽然该频率的磁场区域下降很快，但是能够产生相对均匀的读写区域。

6、相对于其他频段的RFID读写器，该频段数据传输速度比较慢。

7、读卡器的价格相对与其他频段来说要贵。

主要应用：1、畜牧业动物的管理系统2、汽车防盗和无钥匙开门系统的应用3、马拉松赛跑系统的应用4、自动停车场收费和车辆管理系统5、自动加油系统的应用6、酒店门锁系统的应用7、门禁和安全管理系统符合的国际标准：a)ISO 11784 RFID畜牧业的应用－编码结构b)ISO 11785 RFID畜牧业的应用－技术理论c)ISO 14223-1 RFID畜牧业的应用－空气接口d)ISO 14223-2 RFID畜牧业的应用－协议定义e)ISO 18000-2定义低频的物理层、防冲撞和通讯协议f)DIN 30745主要是欧洲对垃圾管理应用定义的标准二、高频(工作频率为13。

13.56MHz读写卡工作原理我们在生活中常常遇到刷卡这件事，比如上公交刷公交卡、上地铁刷地铁卡、出门在外住酒店时，也有一张小小的房卡用于刷卡开门。

那么这个刷卡的原理到底是怎样的呢？这就要提到射频识别（RFID）技术了。

一、什么是射频识别技术射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术，是一种利用射频通信技术实现的非接触式自动识别技术。

相对于传统的条形码、磁卡等接触式识别技术，射频识别技术可实现非可视、多目标识别，具有防水、防磁、寿命长、容量大、无机械损耗、信息可加密、内容可更改等优点。

如今RFID 技术已经广泛应用于人们的日常生活，最常见的如公共交通、门禁管理、二代身份证、公共食品药品卫生管理等。

如图1所示都是我们平常经常看到的一些非接触式卡，这些都是RFID技术的运用。

图1 生活中常见的非接触式卡二、RFID读写卡原理RFID读写卡工作频率范围为10~15MHz，通常工作选用的频率为13.56MHz。

读写器和电子标签的工作次序通常有两种时序：一种是读写器先发言（RTF,Reader Talk First）：另一种是标签先发言（TTF，Tag Talk First）。

RTF方式：电子标签只有接收到读写器特殊命令才发送数据。

TTF方式：电子标签进入读写器的能量场主动发送自身系列号。

TTF方式的射频标签具有识别速度快等特点，适用于需要高速应用的场合。

另外，TTF方式在噪声环境中更稳健，在处理标签数量动态变化的场合也更为实用，因此，更适于工业环境的跟踪和追踪应用。

RFID天线系统包括读写器天线和标签天线，即一个读写卡系统包含两个部分：非接触式射频卡（PICC）和阅读器（PCD），其中PICC也叫射频存储应答器。

他们之间交换数据是通过ISO/IEC 14443 TYPE A和TYPE B接口来进行的。

下面分别简述二者的工作原理。

三、非接触式射频卡工作原理非接触式射频卡由时钟提取、分频链、序列电路、密勒码产生器、整流器、调制器、电源管理、存储器几个部分组成，如图2所示。

rfid 读写器技术参数RFID读写器是一种能够通过无线电频率识别标签并读取或写入数据的设备。

它使用射频识别（RFID）技术，可以实现物联网应用中的自动识别和数据采集功能。

RFID读写器具有多种技术参数，包括工作频率、读写距离、读写速度、接口类型等，下面将对这些参数进行详细介绍。

首先是工作频率，RFID读写器的工作频率通常分为低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）和超高频（SHF）四种。

低频通常在125 kHz到134 kHz之间，高频通常在13.56 MHz，超高频通常在860 MHz到960 MHz，而超高频通常在2.4 GHz到2.5 GHz 之间。

其次是读写距离，即RFID读写器与标签之间的最大通信距离。

读写距离的大小与读写器的功率、天线设计、标签类型等因素有关。

一般来说，低频RFID读写器的读写距离较短，通常在几厘米到几十厘米之间；而高频和超高频RFID读写器的读写距离较远，可以达到几米甚至更远。

第三是读写速度，即RFID读写器与标签之间的数据传输速率。

读写速度的快慢取决于读写器的处理能力以及标签的存储容量和通信协议等因素。

一般来说，高频和超高频RFID读写器的读写速度较快，可以达到几十个标签每秒的读写速率。

接下来是接口类型，即RFID读写器与其他设备之间进行数据交互的接口。

常见的接口类型包括串口（RS232、RS485）、USB、以太网等。

不同的接口类型适用于不同的设备和应用场景，可以满足不同的数据传输需求。

RFID读写器还具有其他一些常见的技术参数，如功耗、工作温度、防护等级等。

功耗是指读写器在工作时的能耗，通常以瓦特（W）为单位。

工作温度是指读写器能够正常工作的温度范围，不同的读写器有不同的工作温度范围。

防护等级是指读写器的防尘防水能力，常见的防护等级有IP65、IP67等。

RFID读写器是一种重要的物联网设备，具有多种技术参数。

了解这些技术参数可以帮助我们选择合适的读写器，并在实际应用中发挥其最大的作用。

说明RFID的工作频率RFID的工作频率。

RFID（Radio Frequency Identification）是一种无线通信技术，它使用无线电波来传输数据，实现对物体的识别和跟踪。

RFID系统由读写器和标签组成，读写器用于发送无线电信号，而标签则用于接收信号并回复。

在RFID系统中，工作频率是非常重要的参数，它决定了系统的通信范围、传输速率和抗干扰能力。

RFID系统的工作频率通常分为低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）和超高频（SHF）四个频段。

不同的工作频率对应着不同的应用场景和技术特点。

首先是低频（LF）RFID系统，其工作频率通常在125kHz左右。

低频RFID系统具有较短的通信距离和较低的传输速率，但具有较好的抗干扰能力和适应金属和液体等复杂环境的特点。

因此，低频RFID系统常用于动物标识、门禁系统和工业生产线等环境。

其次是高频（HF）RFID系统，其工作频率通常在13.56MHz左右。

高频RFID系统具有较长的通信距离和较高的传输速率，适用于物流管理、支付系统和智能卡等领域。

高频RFID系统还具有较好的抗干扰能力，能够在金属和液体等复杂环境中稳定工作。

接下来是超高频（UHF）RFID系统，其工作频率通常在860MHz至960MHz之间。

超高频RFID系统具有较长的通信距离和较高的传输速率，适用于大规模物流管理、零售业和车辆识别等领域。

超高频RFID系统的主要特点是可以实现对大规模物体的快速识别和跟踪，因此在物流管理和零售业等领域有着广泛的应用。

最后是超高频（SHF）RFID系统，其工作频率通常在2.45GHz或5.8GHz。

超高频RFID系统具有较高的传输速率和较强的抗干扰能力，适用于高速物流分拣、智能交通和无线支付等领域。

超高频RFID系统的主要特点是可以实现对高速移动物体的快速识别和跟踪，因此在高速物流分拣和智能交通等领域有着广泛的应用。

总的来说，RFID系统的工作频率直接影响着系统的通信范围、传输速率和抗干扰能力。