Nuus

As die mees basiese deel van passiewe Internet of Things-tegnologie, is UHF RFID passiewe etikette wyd gebruik in 'n groot aantal toepassings soos supermarkkleinhandel, logistiek en pakhuise, boekargiewe, naspeurbaarheid teen-vervalsing, ens. Slegs in 2021, wêreldwyd gestuur bedrag is meer as 20 miljard.In praktiese toepassings, wat presies maak die chip van die UHF RFID passiewe merker staat op om krag te voorsien?

Die kragtoevoer eienskappe van UHF RFID passiewe tag

1. Aangedryf deur draadlose krag

Draadlose kragoordrag maak gebruik van draadlose elektromagnetiese straling om elektriese energie van een plek na 'n ander oor te dra.Die werkproses is om elektriese energie om te skakel in radiofrekwensie-energie deur middel van radiofrekwensie-ossillasie, en die radiofrekwensie-energie word omgeskakel na radio-elektromagnetiese veldenergie deur die uitsaaiantenna.Die radio-elektromagnetiese veldenergie versprei deur die ruimte en bereik die ontvangsantenna, dan word dit deur die ontvangsantenna na radiofrekwensie-energie teruggeskakel, en die opsporingsgolf word GS-energie.

In 1896 het die Italianer Guglielmo Marchese Marconi die radio uitgevind, wat die uitsending van radioseine oor die ruimte gerealiseer het.In 1899 het die Amerikaner Nikola Tesla die idee voorgestel om draadlose kragoordrag te gebruik, en 'n antenna gevestig wat 60m hoog is, induktansie gelaai in onderkant, kapasitansie bo gelaai in Colorado, met 'n frekwensie van 150kHz om 300kW krag in te voer.Dit stuur oor 'n afstand van tot 42km, en verkry 10kW draadlose ontvangskrag by die ontvangkant.

UHF RFID passiewe tag kragtoevoer volg hierdie idee, en die leser verskaf krag aan die tag deur middel van radiofrekwensie.Daar is egter 'n groot verskil tussen UHF RFID passiewe tag kragtoevoer en Tesla toets: die frekwensie is byna tien duisend keer hoër, en die antenna grootte is verminder met 'n duisend keer.Aangesien draadlose transmissieverlies eweredig is aan die kwadraat van die frekwensie en eweredig aan die kwadraat van die afstand, is dit duidelik dat die toename in transmissieverlies groot is.Die eenvoudigste draadlose voortplantingsmodus is vrye-spasie voortplanting.Die voortplantingsverlies is omgekeerd eweredig aan die kwadraat van die voortplantingsgolflengte en eweredig aan die kwadraat van die afstand.Die vrye-spasie voortplantingsverlies is LS=20lg(4πd/λ).As die eenheid van afstand d m is en die eenheid van frekwensie f MHz is, dan is LS= -27.56+20lgd+20lgf.

Die UHF RFID-stelsel is gebaseer op die draadlose kragoordragmeganisme.Die passiewe merker het nie sy eie kragtoevoer nie.Dit moet die radiofrekwensie-energie wat deur die leser vrygestel word, ontvang en 'n GS-kragtoevoer deur middel van spanningsverdubbeling-regstelling vestig, wat beteken dat 'n GS-kragtoevoer deur Dickson-ladingpomp geskep word.

Die toepaslike kommunikasieafstand van die UHF RFID-lugkoppelvlak word hoofsaaklik bepaal deur die transmissiekrag van die leser en die basiese voortplantingsverlies in die ruimte.UHF-band RFID-leser se stuurkrag is gewoonlik beperk tot 33dBm.Uit die basiese voortplantingsverliesformule, met die ignorering van enige ander moontlike verliese, kan die RF-krag wat die merker bereik deur draadlose kragoordrag, bereken word.Die verhouding tussen die kommunikasieafstand van die UHF RFID-lugkoppelvlak en die basiese voortplantingsverlies en die RF-krag wat die merker bereik, word in die tabel getoon:

Dit kan uit die tabel gesien word dat UHF RFID draadlose kragoordrag die kenmerke van groot transmissieverlies het.Aangesien RFID aan die nasionale kortafstandkommunikasiereëls voldoen, is die transmissiekrag van die leser beperk, sodat die merker lae krag kan lewer.Soos die kommunikasieafstand toeneem, verminder die radiofrekwensie-energie wat deur die passiewe merker ontvang word volgens die frekwensie, en die kragtoevoerkapasiteit neem vinnig af.

2. Implementeer kragtoevoer deur op-skyfie-energiebergingskapasitors te laai en te ontlaai

(1) Kapasitorlading en -ontladingeienskappe

Passiewe etikette gebruik draadlose kragoordrag om energie te verkry, dit om te skakel in GS-spanning, laai en stoor die kapasitors op die skyfie, en verskaf dan krag aan die las deur ontlading.Daarom is die kragtoevoerproses van passiewe etikette die proses van kapasitor laai en ontlaai.Die vestigingsproses is 'n suiwer laaiproses, en die kragtoevoerproses is 'n ontladings- en aanvullende laaiproses.Die aanvullende laai moet begin voordat die ontladingsspanning die minimum toevoerspanning van die skyfie bereik.

(2) Kapasitorlading en ontladingsparameters

1) Laai parameters

Laaitydlengte: τC=RC×C

Laai spanning:

herlaaistroom:

waar RC die laaiweerstand is en C die energiebergingskapasitor is.

2) Ontladingsparameters

Ontladingstydlengte: τD=RD×C

Ontladingsspanning:

Ontladingsstroom:

In die formule is RD die ontladingsweerstand, en C is die energiebergingskapasitor.

Bogenoemde toon die kragtoevoereienskappe van passiewe etikette.Dit is nóg 'n konstante spanningsbron nóg 'n konstante stroombron, maar die laai en ontlading van die energiebergingskapasitor.Wanneer die energieopbergkapasitor op die skyfie bo die werkspanning V0 van die skyfiekring gelaai word, kan dit krag aan die etiket verskaf.Wanneer die energiebergingskapasitor krag begin voorsien, begin sy kragtoevoerspanning daal.Wanneer dit onder die skyfie-bedryfsspanning V0 val, verloor die energiebergingskapasitor sy kragtoevoervermoë en die skyfie kan nie aanhou werk nie.Daarom moet die lugkoppelvlak-etiket voldoende kapasiteit hê om die etiket te herlaai.

Dit kan gesien word dat die kragtoevoermodus van passiewe etikette geskik is vir die eienskappe van barskommunikasie, en die kragtoevoer van passiewe etikette benodig ook die ondersteuning van deurlopende laai.

3 Balans van vraag en aanbod

Drywende laaikragtoevoer is nog 'n kragtoevoermetode, en die drywende laaikragtoevoerkapasiteit is aangepas by die ontladingskapasiteit.Maar hulle het almal 'n algemene probleem, dit wil sê die kragtoevoer van UHF RFID passiewe etikette moet vraag en aanbod balanseer.

(1) Vraag en aanbod balanseer kragtoevoermodus vir bars kommunikasie

Die huidige standaard ISO/IEC18000-6 van UHF RFID passiewe etikette behoort aan die bars kommunikasie stelsel.Vir passiewe etikette word geen sein gedurende die ontvangsperiode versend nie.Alhoewel die responsperiode die dragolf ontvang, is dit gelykstaande aan die verkryging van die ossillasiebron, dus kan dit as simplekswerk beskou word.Manier.Vir hierdie toepassing, as die ontvangsperiode gebruik word as die laaiperiode van die energiebergkapasitor, en die responsperiode is die ontladingsperiode van die energiebergingskapasitor, word die gelyke hoeveelheid lading en ontlading om die balans van vraag en aanbod te handhaaf. 'n noodsaaklike voorwaarde om die normale werking van die stelsel te handhaaf.Dit kan uit die kragtoevoermeganisme van die bogenoemde UHF RFID passiewe merker bekend wees dat die kragtoevoer van die UHF RFID passiewe merker nóg 'n konstante stroombron nóg 'n konstante spanningsbron is.Wanneer die etiket-energie-opbergkapasitor gelaai word tot 'n spanning hoër as die normale werkspanning van die stroombaan, begin die kragtoevoer;wanneer die etiket-energie-opbergkapasitor ontlaai word tot 'n spanning laer as die normale bedryfsspanning van die stroombaan, word die kragtoevoer gestop.

Vir bars kommunikasie, soos passiewe tag UHF RFID lug koppelvlak, kan die lading gelaai word voordat die tag 'n reaksie bars stuur, genoeg om te verseker dat genoeg spanning gehandhaaf kan word totdat die reaksie voltooi is.Benewens die sterk genoeg radiofrekwensiestraling wat die merker kan ontvang, moet die skyfie dus ook 'n groot genoeg kapasitansie op die skyfie hê en 'n lang genoeg laaityd hê.Die etiket-reaksie-kragverbruik en reaksietyd moet ook aangepas word.As gevolg van die afstand tussen die merker en die leser, is die reaksietyd anders, die area van die energiebergingskapasitor is beperk en ander faktore kan dit moeilik wees om die vraag en aanbod in tydverdeling te balanseer.

(2) Swaai kragtoevoermodus vir deurlopende kommunikasie

Vir deurlopende kommunikasie, om die ononderbroke kragtoevoer van die energiebergkapasitor te handhaaf, moet dit terselfdertyd ontlaai en gelaai word, en die laaispoed is soortgelyk aan die ontladingspoed, dit wil sê die kragtoevoerkapasiteit word gehandhaaf voor die kommunikasie word beëindig.

Passiewe merkerkode-afdeling radiofrekwensie-identifikasie en UHF RFID passiewe merker huidige standaard ISO/IEC18000-6 het algemene kenmerke.Die merker-ontvangstoestand moet gedemoduleer en gedekodeer word, en die reaksietoestand moet gemoduleer en gestuur word.Daarom moet dit ontwerp word volgens deurlopende kommunikasie.Tag chip kragtoevoer stelsel.Om die laaitempo soortgelyk aan die ontladingtempo te laat wees, moet die meeste van die energie wat deur die etiket ontvang word, vir laai gebruik word.

Gedeelde RF-hulpbronne

1. RF-voorkant vir passiewe etikette

Passiewe etikette word nie net gebruik as die kragbron van die etikette en poskaarte na die radiofrekwensie-energie vanaf die lesers nie, maar nog belangriker, die instruksiesein-oordrag van die leser na die etiket en die reaksiesein-oordrag van die etiket na die leser is gerealiseer deur draadlose data-oordrag.Die radiofrekwensie-energie wat deur die merker ontvang word, moet in drie dele verdeel word, wat onderskeidelik vir die skyfie gebruik word om die kragtoevoer te vestig, die sein te demoduleer (insluitend die opdragsein en sinchronisasieklok) en die reaksiedraer te verskaf.

Die werkmodus van die huidige standaard UHF RFID het die volgende kenmerke: die afskakelkanaal neem die uitsaaimodus aan, en die opskakelkanaal neem die modus van multi-merker-deel enkelkanaalvolgorde-respons aan.Daarom, in terme van inligtingoordrag, behoort dit tot die simplekse werkingsmodus.Aangesien die merker egter self nie die transmissiedraer kan verskaf nie, moet die merkerreaksie die draer voorsien met die hulp van die leser.Dus, wanneer die merker reageer, wat die stuurtoestand betref, is beide kante van die kommunikasie in 'n dupleks werkende toestand.

In verskillende werktoestande is die stroombaaneenhede wat deur die merker in werking gestel word, verskillend, en die krag wat nodig is vir verskillende stroombaaneenhede om te werk, verskil ook.Al die krag kom van die radiofrekwensie-energie wat deur die merker ontvang word.Daarom is dit nodig om die RF-energieverspreiding redelik en wanneer toepaslik te beheer.

2. RF-energietoepassing in verskillende werksure

Wanneer die merker die leser se RF-veld binnegaan en begin om krag op te bou, maak nie saak watter sein die leser op hierdie tydstip stuur nie, die merker sal al die ontvangde RF-energie aan die spanningverdubbeling-gelykrigterkring verskaf om die op-chip energiebergingkapasitor te laai , waardeur die chip se kragtoevoer gevestig word.

Wanneer die leser die opdragsein uitstuur, is die leser se transmissiesein 'n sein wat deur die opdragdata geënkodeer is en amplitude gemoduleer deur die verspreidingspektrumvolgorde.Daar is draerkomponente en sybandkomponente wat opdragdata en verspreidingspektrumreekse verteenwoordig in die sein wat deur die merker ontvang word.Die totale energie, draerenergie en sybandkomponente van die ontvangde sein hou verband met modulasie.Op hierdie tydstip word die modulasie-komponent gebruik om die sinchronisasie-inligting van die opdrag en die verspreide spektrum-volgorde oor te dra, en die totale energie word gebruik om die op-skyfie-energie-opbergkapasitor te laai, wat gelyktydig begin om krag aan die on-chip te verskaf sinchronisasie onttrekking stroombaan en die opdrag sein demodulasie stroombaan eenheid.Daarom, gedurende die tydperk wanneer die leser 'n instruksie stuur, word die radiofrekwensie-energie wat deur die etiket ontvang word, gebruik vir die etiket om aan te hou laai, die sinchronisasiesein te onttrek, die instruksiesein te demoduleer en te identifiseer.Die merker-energie-opbergkapasitor is in 'n drywende lading kragtoevoertoestand.

Wanneer die merker op die leser reageer, is die oorgedra sein van die leser 'n sein wat gemoduleer word deur die amplitude van die verspreide spektrum versprei spektrum skyfie tempo sub-snelheid klok.In die sein wat deur die merker ontvang word, is daar draerkomponente en sybandkomponente wat die verspreidingspektrumskyfietempo-subsnelheidklok verteenwoordig.Op hierdie tydstip word die modulasiekomponent gebruik om die skyfietempo en tempoklokinligting van die verspreide spektrumvolgorde oor te dra, en die totale energie word gebruik om die energiebergingskapasitor op die skyfie te laai en die ontvangde data te moduleer en 'n reaksie te stuur na die leser.Die chip sinchronisasie onttrekking kring en die reaksie sein modulasie kring eenheid verskaf krag.Daarom, gedurende die tydperk wanneer die leser die reaksie ontvang, ontvang die merker die radiofrekwensie-energie en word gebruik vir die merker om voort te laai, word die chip-sinchronisasiesein onttrek en die responsdata word gemoduleer en die reaksie word gestuur.Die kragopslagkapasitor van die etiket is in 'n drywende lading kragtoevoertoestand.

Kortliks, bykomend tot die merker wat die leser se RF-veld binnegaan en 'n kragtoevoerperiode begin vestig, sal die merker al die ontvangde RF-energie aan 'n spanningverdubbeling-gelykrigterkring verskaf om die op-skyfie-energiebergingkapasitor te laai, en daardeur 'n chip kragbron.Vervolgens onttrek die merker sinchronisasie uit die ontvangde radiofrekwensiesein, implementeer beveldemodulasie, of moduleer en versend reaksiedata, wat almal die ontvangde radiofrekwensie-energie gebruik.

3. RF-energievereistes vir verskillende toepassings

(1) RF-energievereistes vir draadlose kragoordrag

Draadlose kragoordrag vestig die kragtoevoer vir die merker, so dit vereis beide voldoende spanning om die skyfiekring aan te dryf, en voldoende krag en deurlopende kragtoevoervermoë.

Die kragtoevoer van draadlose kragoordrag is om die kragtoevoer te vestig deur die ontvangs van die RF-veldenergie van die leser en spanningsverdubbeling regstelling wanneer die etiket geen kragtoevoer het nie.Daarom word die ontvangsensitiwiteit daarvan beperk deur die spanningsval van die voorkant-detectiediodebuis.Vir CMOS-skyfies is die ontvangsensitiwiteit van spanningverdubbeling-regstelling tussen -11 en -0.7dBm, dit is die bottelnek van passiewe etikette.

(2) RF-energievereistes vir ontvangseinopsporing

Terwyl die spanningsverdubbeling-regstelling die chipkragtoevoer tot stand bring, moet die etiket 'n deel van die ontvangde radiofrekwensie-energie verdeel om 'n seinbespeuringskring te verskaf, insluitend bevelseinbespeuring en sinchroniese klokbespeuring.Omdat die seinopsporing uitgevoer word onder die voorwaarde dat die kragtoevoer van die merker vasgestel is, word die demodulasie sensitiwiteit nie beperk deur die spanningsval van die voorkant-detectiediodebuis nie, dus is die ontvangsensitiwiteit baie hoër as die draadlose krag transmissie ontvang sensitiwiteit, en dit behoort tot die sein amplitude opsporing, en daar is geen krag sterkte vereiste.

(3) RF-energievereistes vir merkerreaksie

Wanneer die merker op versending reageer, moet dit benewens die opsporing van die sinchrone klok ook pseudo-PSK-modulasie op die ontvangde draer (wat die klokmodulasie-omhulsel bevat) uitvoer en omgekeerde transmissie realiseer.Op hierdie tydstip word 'n sekere kragvlak vereis, en die waarde daarvan hang af van die afstand van die leser tot die merker en die sensitiwiteit van die leser om te ontvang.Aangesien die werksomgewing van die leser die gebruik van meer komplekse ontwerpe toelaat, kan die ontvanger 'n lae-geraas front-end ontwerp implementeer, en die kode-afdeling radiofrekwensie identifikasie gebruik verspreide spektrum modulasie, sowel as versprei spektrum wins en PSK stelsel wins , kan die sensitiwiteit van die leser ontwerp word om hoog genoeg te wees.Sodat die vereistes vir die terugkeersein van die etiket genoeg verminder word.

Om op te som, die radiofrekwensiekrag wat deur die merker ontvang word, word hoofsaaklik toegewys as die draadlose kragtransmissiespanningverdubbelaar-regstellingsenergie, en dan word die toepaslike hoeveelheid merkersein-opsporingsvlak en die toepaslike hoeveelheid terugkeermodulasie-energie toegeken om 'n redelike energie te bereik verspreiding en verseker die deurlopende laai van die energiebergingskapasitor.is 'n moontlike en redelike ontwerp.

Daar kan gesien word dat die radiofrekwensie-energie wat deur passiewe etikette ontvang word, verskeie toepassingsvereistes het, dus word 'n radiofrekwensie-kragverspreidingsontwerp vereis;die toepassingsvereistes van radiofrekwensie-energie in verskillende werksperiodes verskil, daarom is dit nodig om 'n radiofrekwensie-kragverspreidingsontwerp te hê volgens die behoeftes van verskillende werksperiodes;Verskillende toepassings het verskillende vereistes vir RF-energie, waaronder draadlose kragoordrag die meeste krag benodig, dus moet RF-kragtoewysing fokus op die behoeftes van draadlose kragoordrag.

UHF RFID passiewe etikette gebruik draadlose kragoordrag om 'n etiket kragtoevoer te vestig.Daarom is die kragtoevoerdoeltreffendheid uiters laag en die kragtoevoervermoë baie swak.Die merkerskyfie moet ontwerp wees met lae kragverbruik.Die skyfiekring word aangedryf deur die op-skyfie-energiebergingskapasitor te laai en te ontlaai.Daarom, om die deurlopende werking van die etiket te verseker, moet die energiebergingskapasitor voortdurend gelaai word.Die radiofrekwensie-energie wat deur die merker ontvang word, het drie verskillende toepassings: spanningsverdubbeling-regstelling vir kragtoevoer, bevelseinontvangs en -demodulasie, en responsseinmodulasie en -transmissie.Onder hulle word die ontvangsensitiwiteit van spanningverdubbeling-gelykrig beperk deur die spanningsval van die gelykrigterdiode, wat 'n lugkoppelvlak word.bottelnek.Om hierdie rede is sein ontvangs en demodulasie en respons sein modulasie en transmissie die basiese funksies wat die RFID stelsel moet verseker.Hoe sterker die kragtoevoervermoë van die spanningsverdubbelder-gelykrigterplaatjie is, hoe meer mededingend is die produk.Daarom is die kriterium vir die rasionele verspreiding van die ontvangde RF-energie in die ontwerp van die merkerstelsel om die RF-energietoevoer deur spanningverdubbelaargelykstelling soveel as moontlik te verhoog op die uitgangspunt om die demodulasie van die ontvangde sein en die transmissie van die reaksie te verseker. sein.