第7章 RFID电感耦合方式的射频前端

无源射频识别读写器射频前端的设计与实现无源射频识别（RFID）技术是一种非接触式自动识别技术，被广泛应用于物流、仓储管理、车辆管理、电子支付等领域。

无源射频识别读写器是实现RFID技术的关键设备之一，其射频前端的设计与实现对整个读写器的性能和稳定性有着重要影响。

射频前端是RFID读写器中负责将射频信号进行放大、滤波、解调和整形的模块。

其设计目标是实现高灵敏度、低功耗和稳定的性能。

为了达到这些目标，射频前端的设计需要考虑以下几个方面。

首先，射频前端需要选择合适的天线。

天线是RFID系统中能量传输和信号传输的关键部分，其阻抗匹配与射频前端的性能直接相关。

合适的天线设计可以提高能量传输效率和信号接收灵敏度，从而提高读写器的识别距离和读取速度。

其次，射频前端需要设计合适的射频放大器。

射频放大器负责将接收到的微弱射频信号放大到一定的幅度，以便后续的解调和处理。

合适的射频放大器设计可以提高读写器的灵敏度，增强对弱信号的接收能力。

另外，射频前端还需要设计合适的滤波器。

滤波器用于抑制或去除射频前端输入信号中的杂散信号和噪声，以保证读写器的信号质量和抗干扰能力。

合适的滤波器设计可以降低读写器对外界干扰的敏感度，提高系统的可靠性和抗干扰能力。

最后，射频前端还需要设计合适的解调和整形电路。

解调和整形电路负责将放大后的射频信号进行解调、整形和数字化处理，以便后续的数据处理和识别。

合适的解调和整形电路设计可以提高读写器的数据处理速度和准确性。

总之，无源射频识别读写器射频前端的设计与实现是保证读写器性能和稳定性的重要环节。

通过合理选择天线、设计合适的射频放大器、滤波器和解调整形电路，可以提高读写器的灵敏度、抗干扰能力和数据处理速度，从而更好地满足各种应用场景的需求。

第7章 RFID 电感耦合方式的射频前端174电容负载调制的特性如下。

• 在电阻负载调制中，读写器和电子标签在工作频率下都处于谐振状态；而在电容负载调制中，由于接入了电容mod C ，电子标签回路失谐，又由于读写器与电子标签的耦合作用，导致读写器也失谐。

• 开关S 的通断控制电容mod C 按数据流的时钟接通和断开，使电子标签的谐振频率在两个频率之间转换。

• 通过定性分析可以知道，电容mod C 的接入使电子标签电感线圈上的电压下降。

• 由于电子标签电感线圈上的电压下降，使读写器电感线圈上的电压上升。

• 电容负载调制的波形变化，与电阻负载调制的波形变化相似，但此时读写器电感线圈上电压不仅发生振幅的变化，也发生相位的变化，相位变化应尽量减小。

7.5 本章小结低频和高频RFID 是采用电感耦合方式进行工作的。

在这种工作方式中，线圈形式的天线相当于电感，线圈产生的电感与电容组合在一起，形成谐振电路，读写器和电子标签的射频前端都采用谐振电路。

同时，电感线圈产生交变磁场，使读写器天线与电子标签天线之间相互耦合，构成了电感耦合方式的能量传输和数据传输。

电感有自感和互感两种，读写器线圈、电子标签线圈分别都有自感，同时读写器线圈与电子标签线圈之间形成互感。

RFID 读写器的射频前端采用串联谐振电路，串联谐振电路可以使读写器天线上的电流最大，使读写器线圈产生最大的磁通，能最大程度地输出读写器的能量。

RFID 电子标签的射频前端常采用并联谐振电路，并联谐振电路可以使电子标签天线上感应的电压最大，使电子标签线圈输出最大的电压，使电子标签最大程度地耦合来自读写器的能量。

读写器与电子标签之间有电感耦合。

读写器通过电感耦合给电子标签提供能量，并通过整流电路可以产生电子标签芯片工作的直流电压。

负载调制是电子标签经常使用的向读写器传输数据的方法，电子标签负载调制技术主要有电阻负载调制和电容负载调制两种方式。

7.6 思考与练习7.1 磁通是怎么定义的？线圈的自感与磁通有什么关系？两个线圈的互感与磁通有什么关系？7.2 RFID 读写器的射频前端常采用哪种谐振电路，为什么？7.3 串联谐振时，电感和电容的储能一样吗？串联谐振电路的谐振频率是什么?什么是串联谐振电路的频带宽度？频带宽度与品质因数有什么关系？7.4 某高频RFID 工作频率为6.78MHz ，采用串联谐振的射频前端电路，若线圈天线。

RFID电感耦合方式的射频前端工作原理介绍引言：IoT的核心技术之一就是RFID，对于RFID的组件RFID读写器和电子标签的工作原理，你了解嘛？其实RFID的两种组件是通过天线进行通信，采用电感耦合的方式进行。

总结要点（1）了解线圈的电感和互感的概念。

（2）了解串并联谐振电路的概念。

（3）RFID读写器的射频前端采用串联谐振电路。

（4）RFID电子标签的射频前端采用并联谐振电路。

（5）RFID的读写器和电子标签通过电感耦合传输信息。

（6）了解负载调制以及功率匹配的概念。

概念解析（1）谐振电路，谐振电路能够有选择性的让一部分频率的信号通过，同时衰减通带外的信号。

（2）谐振电路参数，我们常用谐振频率、品质因数、输入阻抗和频带宽度等参数进行对谐振电路描述。

（3）谐振频率，也就是外部信号以特定的频率输入谐振电路后使的谐振电路的容抗等于感抗，这个特定的频率就是谐振频率，也称之为工作频率。

（4）品质因数，定义为谐振电路的平均储能与功率损耗的比值，我们常用特性阻抗与回路电阻比值表示，故而可知Q因子是一个无量纲参数。

串联谐振和并联谐振串联谐振电路并联谐振电路小总结：（1）串联谐振电路和并联谐振电路的谐振频率计算公式一样。

（2）串联谐振和并联谐振的电阻R越小，也就是电路损耗越小，那么品质因数就越高，也就是信号的选择性越好，同时频带宽度BW也就越窄。

（3）通常实际使用的是有载品质因数，由于外部负载的能量损耗，故而有载品质因数会下降，这是采用计算外部品质因数。

电感耦合电感耦合小总结：（1）RFID读写器和电子标签之间采用电感耦合，读写器通过电感耦合给电子标签提供能量，同时传输信息通信。

电感耦合是符合法拉第电磁感应定律。

（2）电子标签输出电压的调节，电子标签获取的是交流电压，经过全波整流电路、滤波电路和稳压电路后输出直流温度电压。

（3）电子标签通过负载调制的方式向读写器传输数据，也就是负载调制通过对电子标签振荡回路的电参数根据数据流进行调节，进行编码调制传输数据信息。

电感耦合方式的射频前端射频（Radio Frequency, RF）前端是无线通信系统中一个重要的部件，它负责接收和发送无线信号。

电感耦合方式是一种常用于射频前端的连接方式，它通过电感器件来实现信号的传输和耦合。

本文将详细介绍电感耦合方式的射频前端，包括其原理、应用和优缺点等。

原理电感耦合方式的射频前端采用电感器件来进行信号的耦合和传输。

其原理是利用电感的感应作用，将输入信号通过电感的磁场耦合到输出端，从而实现信号的传输。

电感耦合方式通常包含一个输入电感和一个输出电感。

输入电感将信号输入到射频前端，而输出电感将信号输出到下一级电路。

通过调节电感的参数，如感应系数和自感系数等，可以实现对信号的传输和耦合的精确控制。

应用电感耦合方式的射频前端在无线通信系统中有着广泛的应用。

1. 无线通信电感耦合方式的射频前端可以用于各种无线通信系统，如移动通信、卫星通信和无线网络等。

它可以实现对无线信号的接收、放大和发送等功能，为无线通信提供了关键的连接方式。

2. 射频识别（RFID）射频识别技术是一种无线识别技术，通过射频信号实现对物体的识别和跟踪。

电感耦合方式的射频前端在RFID系统中扮演着重要的角色，它可以将射频信号传输到读写器和标签之间，实现对标签的读取和写入操作。

3. 无线充电近年来，无线充电技术得到了广泛的应用。

电感耦合方式的射频前端可以用于无线充电系统中，通过电感耦合将电能传输到无线充电设备中，实现对设备的充电。

这种方式的充电方式相比传统的插座充电更为便捷和灵活。

优缺点电感耦合方式的射频前端具有以下优点和缺点：优点•传输效率高：电感耦合方式可以实现高效的信号传输和耦合，提高了系统的传输效率。

•灵活性强：电感耦合方式可以通过调节电感参数来实现对信号的精确控制，具有较高的灵活性。

•结构简单：电感耦合方式的射频前端结构相对简单，易于制造和维护。

缺点•磁场干扰：电感耦合方式容易受到外部磁场的干扰，可能会影响信号质量。

第1章RFID概论1.2简述RFID的基本原理答：1.4简述RFID系统的电感耦合方式和反向散射耦合方式的原理和特点。

答：原理：①电感耦合:应用的是变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定律。

②反向散射耦合:应用的是雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律特点：①通过电感耦合方式一般适合于中，低频工作的近距离射频识别系统，典型的工作频率有125khz, 225khz和13. 56mhz。

识别作用距离小于1m,典型作用距离为10~20cm。

②反向射散耦合方式一般适合于高频，微波工作的远距离射频识别系统，典型的工作频率有433mhz, 915mhz, 2.45ghz，5.5ghz,识别作用距离大于1m,典型作用的距离为3~10m。

1.6什么是1比特应答器?它有什么应用?有哪些实现方法?答：①1比特应答器是字节为1比特的应答器。

②应用于电子防盗系统。

③射频标签利用二极管的非线性特性产生载波的谐波。

1.8 RRFTD系统中阅读器应具有哪些功能?答：①以射频方式向应答器传输能量。

②以应答器中读出数据或向应答器写入数据。

③完成对读取数据的信息处理并实现应用操作。

④若有需要，应能和高层处理交互信息。

1.10 RFID标签和条形码各有什么特点?它们有何不同?答：特点：RFID标签：①RFID可以识别单个非常具体的物体。

②RFID可以同时对多个物体进行识读。

③RFID采用无线射频，可以透过外部材料读取数据。

④RFID的应答器可存储的信息量大，并可以多次改写。

⑤易于构成网络应用环境。

条形码：①条形码易于制作，对印刷设备和材料无特殊要求，条形码成本低廉、价格便宜。

②条形码用激光读取信息，数据输入速度快，识别可靠准确。

③识别设备结构简单、操作容易、无须专门训练。

不同点：而RFID不要求看见目标，RFID标签只要在阅读器的作用范围内就可以被读取。

1.12参阅有关资料，对RFID防伪或食品安全追溯应用进行阐述。