Xəbərlər

Passiv Əşyaların İnterneti texnologiyasının ən əsas hissəsi kimi, UHF RFID passiv etiketləri supermarket pərakəndə satışı, logistika və anbar, kitab arxivləri, saxtakarlığa qarşı izlənilmə və s. kimi çoxlu sayda tətbiqlərdə geniş istifadə edilmişdir. Yalnız 2021-ci ildə qlobal daşınma məbləği 20 milyarddan çoxdur.Praktik tətbiqlərdə, UHF RFID passiv etiketinin çipi enerji təchizatı üçün tam olaraq nəyə əsaslanır?

UHF RFID passiv etiketinin enerji təchizatı xüsusiyyətləri

1. Simsiz enerji ilə təchiz edilmişdir

Simsiz enerji ötürülməsi elektrik enerjisini bir yerdən digərinə ötürmək üçün simsiz elektromaqnit şüalanmadan istifadə edir.İş prosesi elektrik enerjisini radiotezlik rəqsi vasitəsilə radiotezlik enerjisinə çevirməkdən ibarətdir və radiotezlik enerjisi ötürücü antenna vasitəsilə radioelektromaqnit sahəsinin enerjisinə çevrilir.Radioelektromaqnit sahəsinin enerjisi kosmosda yayılır və qəbul edən antennaya çatır, sonra qəbul edən antenna tərəfindən yenidən radiotezlik enerjisinə çevrilir və aşkarlama dalğası DC enerjisinə çevrilir.

1896-cı ildə italyan Guglielmo Marchese Markoni kosmosda radio siqnallarının ötürülməsini həyata keçirən radionu icad etdi.1899-cu ildə amerikalı Nikola Tesla simsiz enerji ötürülməsindən istifadə ideyasını irəli sürdü və 300 kVt enerji daxil etmək üçün 150 kHz tezliyindən istifadə edərək 60 m hündürlüyündə, endüktansı bottonda yüklənmiş, tutumu Koloradoda yuxarıda yüklənmiş bir anten qurdu.O, 42 km-ə qədər məsafəyə ötürür və qəbuledici ucunda 10 kVt simsiz qəbuledici güc əldə edir.

UHF RFID passiv etiket enerji təchizatı bu fikri izləyir və oxucu radio tezliyi vasitəsilə etiketi enerji ilə təmin edir.Bununla belə, UHF RFID passiv etiket enerji təchizatı ilə Tesla testi arasında böyük fərq var: tezlik təxminən on min dəfə yüksəkdir və antenanın ölçüsü min dəfə azalır.Simsiz ötürmə itkisi tezliyin kvadratına mütənasib və məsafənin kvadratına mütənasib olduğundan ötürülmə itkisinin artmasının böyük olduğu aydındır.Ən sadə simsiz yayılma rejimi boş məkanın yayılmasıdır.Yayılma itkisi yayılma dalğa uzunluğunun kvadratına tərs mütənasibdir və məsafənin kvadratına mütənasibdir.Sərbəst məkanın yayılması itkisi LS=20lg(4πd/λ) təşkil edir.Əgər d məsafənin vahidi m, f tezlik vahidi MHz-dirsə, LS= -27.56+20lgd+20lgf.

UHF RFID sistemi simsiz enerji ötürmə mexanizminə əsaslanır.Passiv etiketin öz enerji təchizatı yoxdur.O, oxucu tərəfindən buraxılan radiotezlik enerjisini qəbul etməli və gərginliyin ikiqat artırılması ilə rektifikasiya yolu ilə DC enerji təchizatı yaratmalıdır ki, bu da Dickson doldurma nasosu vasitəsilə DC enerji təchizatı yaratmaq deməkdir.

UHF RFID hava interfeysinin tətbiq olunan rabitə məsafəsi əsasən oxucunun ötürmə gücü və kosmosda əsas yayılma itkisi ilə müəyyən edilir.UHF diapazonu RFID oxuyucunun ötürmə gücü adətən 33 dBm ilə məhdudlaşır.Əsas yayılma itkisi düsturundan, hər hansı digər mümkün itkilərə məhəl qoymadan, simsiz enerji ötürülməsi vasitəsilə etiketə çatan RF gücünü hesablamaq olar.UHF RFID hava interfeysinin rabitə məsafəsi ilə əsas yayılma itkisi və etiketə çatan RF gücü arasındakı əlaqə cədvəldə göstərilmişdir:

Cədvəldən görünə bilər ki, UHF RFID simsiz enerji ötürülməsi böyük ötürmə itkisi xüsusiyyətlərinə malikdir.RFID milli qısa məsafəli rabitə qaydalarına uyğun olduğundan, oxucunun ötürmə gücü məhduddur, buna görə də etiket aşağı güc təmin edə bilər.Rabitə məsafəsi artdıqca, passiv etiketin qəbul etdiyi radiotezlik enerjisi tezlikə uyğun olaraq azalır və enerji təchizatı gücü sürətlə azalır.

2. Çipdə enerji saxlama kondansatörlərinin doldurulması və boşaldılması yolu ilə enerji təchizatını həyata keçirin

(1) Kondansatörün yüklənməsi və boşaldılması xüsusiyyətləri

Passiv etiketlər enerji əldə etmək, onu DC gərginliyinə çevirmək, çipdəki kondansatörləri doldurmaq və saxlamaq üçün simsiz enerji ötürülməsindən istifadə edir və sonra boşalma vasitəsilə yükə enerji verir.Buna görə də, passiv etiketlərin enerji təchizatı prosesi kondansatörün doldurulması və boşaldılması prosesidir.Quraşdırma prosesi təmiz doldurma prosesidir və enerji təchizatı prosesi boşalma və əlavə doldurma prosesidir.Əlavə doldurma boşalma gərginliyi çipin minimum təchizatı gərginliyinə çatmazdan əvvəl başlamalıdır.

(2) Kondansatörün doldurulması və boşaldılması parametrləri

1) Doldurma parametrləri

Doldurma müddəti: τC=RC×C

Doldurma gərginliyi:

şarj cərəyanı:

burada RC şarj rezistorudur və C enerji saxlama kondansatörüdür.

2) Boşaltma parametrləri

Boşaltma vaxtının uzunluğu: τD=RD×C

Boşaltma gərginliyi:

Boşaltma cərəyanı:

Düsturda RD boşalma müqavimətidir, C isə enerji saxlama kondansatörüdür.

Yuxarıdakılar passiv etiketlərin enerji təchizatı xüsusiyyətlərini göstərir.Bu, nə sabit bir gərginlik mənbəyidir, nə də sabit cərəyan mənbəyidir, lakin enerji saxlama kondansatörünün doldurulması və boşaldılmasıdır.Çipdəki enerji saxlama kondansatörü çip dövrəsinin V0 iş gərginliyindən yuxarı doldurulduqda, etiketi enerji ilə təmin edə bilər.Enerji saxlama kondansatörü enerji verməyə başlayanda onun enerji təchizatı gərginliyi düşməyə başlayır.Çip işləmə gərginliyi V0-dan aşağı düşdükdə, enerji saxlama kondansatörü enerji təchizatı qabiliyyətini itirir və çip işləməyə davam edə bilmir.Buna görə də, hava interfeysi etiketi etiketi doldurmaq üçün kifayət qədər tutuma malik olmalıdır.

Görünür ki, passiv teqlərin enerji təchizatı rejimi partlayış rabitəsinin xüsusiyyətlərinə uyğundur və passiv etiketlərin enerji təchizatı da davamlı doldurulmanın dəstəyinə ehtiyac duyur.

3 Tələb və təklif balansı

Üzən doldurma enerji təchizatı başqa bir enerji təchizatı üsuludur və üzən doldurma enerji təchizatı tutumu boşalma qabiliyyətinə uyğunlaşdırılmışdır.Lakin onların hamısının ümumi problemi var, yəni UHF RFID passiv etiketlərinin enerji təchizatı tələb və təklifi balanslaşdırmalıdır.

(1) Partlayış rabitəsi üçün təchizat və tələb balansı enerji təchizatı rejimi

UHF RFID passiv etiketlərinin cari standartı ISO/IEC18000-6 partlayış rabitə sisteminə aiddir.Passiv etiketlər üçün qəbul zamanı heç bir siqnal ötürülmür.Cavab müddəti daşıyıcı dalğanı qəbul etsə də, o, salınım mənbəyinin əldə edilməsinə bərabərdir, ona görə də onu simpleks işi hesab etmək olar.yol.Bu tətbiq üçün, qəbul müddəti enerji saxlama kondansatörünün doldurulma dövrü kimi istifadə edilərsə və cavab müddəti enerji saxlama kondansatörünün boşalma dövrüdürsə, tələb və təklif balansını qorumaq üçün bərabər miqdarda yük və boşalma olur. sistemin normal işləməsini təmin etmək üçün zəruri şərt.Yuxarıda qeyd olunan UHF RFID passiv etiketinin enerji təchizatı mexanizmindən məlum ola bilər ki, UHF RFID passiv etiketinin enerji təchizatı nə sabit cərəyan mənbəyi, nə də sabit gərginlik mənbəyidir.Etiket enerji saxlama kondansatörü dövrənin normal iş gərginliyindən daha yüksək bir gərginliyə doldurulduqda, enerji təchizatı başlayır;etiket enerji saxlama kondansatörü dövrənin normal işləmə gərginliyindən aşağı gərginliyə boşaldıqda, enerji təchizatı dayandırılır.

Passiv etiket UHF RFID hava interfeysi kimi partlama rabitəsi üçün etiket cavab partlaması göndərməzdən əvvəl doldurula bilər ki, cavab başa çatana qədər kifayət qədər gərginliyin saxlanılmasını təmin etsin.Buna görə, etiketin qəbul edə biləcəyi kifayət qədər güclü radio tezliyi radiasiyasına əlavə olaraq, çipdən kifayət qədər böyük bir çip tutumuna və kifayət qədər uzun bir şarj müddətinə sahib olmaq da tələb olunur.Etiketin cavab enerjisi istehlakı və cavab müddəti də uyğunlaşdırılmalıdır.Etiket və oxucu arasındakı məsafəyə görə cavab müddəti fərqlidir, enerji saxlama kondansatörünün sahəsi məhduddur və digər amillər zaman bölgüsündə tələb və təklifi tarazlaşdırmaq çətin ola bilər.

(2) Davamlı əlaqə üçün üzən enerji təchizatı rejimi

Davamlı əlaqə üçün, enerji saxlama kondansatörünün fasiləsiz enerji təchizatını saxlamaq üçün eyni vaxtda boşaldılmalı və doldurulmalıdır və doldurma sürəti boşalma sürətinə bənzəyir, yəni enerji təchizatı tutumu əvvəl saxlanılır. rabitə dayandırılır.

Passiv etiket kodu bölgüsü radio tezliyinin identifikasiyası və UHF RFID passiv etiketi cari standart ISO/IEC18000-6 ümumi xüsusiyyətlərə malikdir.Teq qəbul edən vəziyyəti demodulyasiya etmək və deşifrə etmək, cavab vəziyyətini modulyasiya etmək və göndərmək lazımdır.Buna görə də davamlı ünsiyyətə uyğun olaraq dizayn edilməlidir.Tag chip enerji təchizatı sistemi.Doldurma dərəcəsinin boşalma sürətinə oxşar olması üçün etiket tərəfindən alınan enerjinin çox hissəsi şarj üçün istifadə edilməlidir.

Paylaşılan RF resursları

1. Passiv etiketlər üçün RF ön ucu

Passiv teqlər yalnız etiketlərin və açıqcaların oxuculardan radiotezlik enerjisinə enerji mənbəyi kimi istifadə edilmir, daha da əhəmiyyətlisi, təlimat siqnalının oxucudan etiketə ötürülməsi və etiketdən oxucuya cavab siqnalının ötürülməsidir. simsiz məlumat ötürülməsi vasitəsilə həyata keçirilir.Etiket tərəfindən qəbul edilən radiotezlik enerjisi müvafiq olaraq çip üçün enerji təchizatı qurmaq, siqnalı demodulyasiya etmək (komanda siqnalı və sinxronizasiya saatı daxil olmaqla) və cavab daşıyıcısını təmin etmək üçün istifadə olunan üç hissəyə bölünməlidir.

Mövcud standart UHF RFID-nin iş rejimi aşağıdakı xüsusiyyətlərə malikdir: aşağı keçid kanalı yayım rejimini qəbul edir və yuxarı keçid kanalı çox etiketli paylaşma tək kanallı ardıcıl cavab rejimini qəbul edir.Buna görə də informasiyanın ötürülməsi baxımından o, sadə iş rejiminə aiddir.Bununla belə, etiket özü ötürmə daşıyıcısını təmin edə bilmədiyi üçün etiket cavabı oxucunun köməyi ilə daşıyıcını təmin etməlidir.Buna görə də, etiket cavab verdikdə, göndərmə vəziyyətinə gəldikdə, rabitənin hər iki ucu dupleks iş vəziyyətindədir.

Fərqli iş vəziyyətlərində etiket tərəfindən işə salınan dövrə vahidləri fərqlidir və müxtəlif dövrə vahidlərinin işləməsi üçün tələb olunan güc də fərqlidir.Bütün güc etiketin qəbul etdiyi radiotezlik enerjisindən gəlir.Buna görə də, RF enerjisinin paylanmasına ağlabatan və uyğun olduqda nəzarət etmək lazımdır.

2. Müxtəlif iş saatlarında RF enerjisinin tətbiqi

Teq oxucunun RF sahəsinə daxil olduqda və güc yaratmağa başlayanda, oxucunun bu anda hansı siqnal göndərməsindən asılı olmayaraq, etiket çipdəki enerji saxlama kondensatorunu doldurmaq üçün bütün qəbul edilmiş RF enerjisini gərginliyi ikiqat artıran rektifikator dövrəsinə verəcəkdir. , bununla da çipin enerji təchizatı qurulur.

Oxucu əmr siqnalını ötürdükdə, oxuyucunun ötürmə siqnalı yayılma spektrinin ardıcıllığı ilə modulyasiya edilən əmr məlumatları və amplituda ilə kodlanmış bir siqnaldır.Teq tərəfindən qəbul edilən siqnalda komanda məlumatlarını və yayılmış spektr ardıcıllığını təmsil edən daşıyıcı komponentlər və yan zolaq komponentləri var.Qəbul edilən siqnalın ümumi enerjisi, daşıyıcı enerjisi və yan zolaq komponentləri modulyasiya ilə bağlıdır.Bu zaman modulyasiya komponenti əmrin sinxronizasiya məlumatını və yayılmış spektr ardıcıllığını ötürmək üçün istifadə olunur və ümumi enerji eyni vaxtda çip üzərindəki enerjini təmin etməyə başlayan çipdəki enerji saxlama kondansatörünü doldurmaq üçün istifadə olunur. sinxronizasiya çıxarma sxemi və əmr siqnalının demodulyasiya dövrə vahidi.Buna görə də, oxucunun təlimat göndərdiyi dövrdə, etiket tərəfindən qəbul edilən radiotezlik enerjisi etiketin doldurulmasına davam etməsi, sinxronizasiya siqnalını çıxarmaq, demodulyasiya etmək və təlimat siqnalını müəyyən etmək üçün istifadə olunur.Etiket enerji saxlama kondansatörü üzən yüklü enerji təchizatı vəziyyətindədir.

Etiket oxucuya cavab verdikdə, oxuyucunun ötürülən siqnalı yayılmış spektrin yayılması spektrinin çip sürətinin alt dərəcəsi saatının amplitudası ilə modullaşdırılan bir siqnaldır.Teq tərəfindən qəbul edilən siqnalda daşıyıcı komponentlər və yayılma spektrinin çip dərəcəsinin alt dərəcəsi saatını təmsil edən yan zolaq komponentləri var.Bu zaman modulyasiya komponenti yayılma spektrinin ardıcıllığının çip dərəcəsi və sürət saatı məlumatlarını ötürmək üçün istifadə olunur və ümumi enerji çipdəki enerji saxlama kondansatörünü doldurmaq və alınan məlumatları modulyasiya etmək və cavab göndərmək üçün istifadə olunur. oxucu.Çip sinxronizasiyasının çıxarılması sxemi və cavab siqnalının modulyasiya dövrə vahidi enerji təchizatı.Buna görə də, oxucunun cavab aldığı müddət ərzində teq radiotezlik enerjisini alır və etiketin doldurulmasına davam etməsi üçün istifadə olunur, çip sinxronizasiya siqnalı çıxarılır və cavab məlumatları modulyasiya edilir və cavab göndərilir.Etiket enerji saxlama kondansatörü üzən yüklü enerji təchizatı vəziyyətindədir.

Qısacası, etiketin oxucunun RF sahəsinə daxil olması və enerji təchizatı dövrünü qurmağa başlaması ilə yanaşı, etiket bütün qəbul edilmiş RF enerjisini çipdəki enerji saxlama kondensatorunu doldurmaq üçün gərginliyi ikiqat artıran rektifikator dövrəsinə verəcək və bununla da çip enerji təchizatı.Sonradan, etiket qəbul edilmiş radiotezlik siqnalından sinxronizasiya çıxarır, əmr demodulyasiyasını həyata keçirir və ya cavab məlumatlarını modullaşdırır və ötürür, bunların hamısı qəbul edilmiş radiotezlik enerjisindən istifadə edir.

3. Müxtəlif tətbiqlər üçün RF enerji tələbləri

(1) Simsiz enerji ötürülməsi üçün RF enerji tələbləri

Simsiz enerji ötürülməsi etiket üçün enerji təchizatı yaradır, ona görə də çip dövrəsini idarə etmək üçün həm kifayət qədər gərginlik, həm də kifayət qədər güc və davamlı enerji təchizatı qabiliyyəti tələb olunur.

Simsiz enerji ötürülməsinin enerji təchizatı oxuyucunun RF sahəsinin enerjisini almaq və etiketin enerji təchizatı olmadıqda gərginliyin ikiqat artırılması ilə enerji təchizatı qurmaqdır.Buna görə də, onun qəbuledici həssaslığı ön uç aşkarlama diod borusunun gərginlik düşməsi ilə məhdudlaşır.CMOS çipləri üçün, gərginliyin ikiqat artırılması düzəlişinin qəbuledici həssaslığı -11 ilə -0.7dBm arasındadır, bu, passiv etiketlərin darboğazıdır.

(2) Qəbul edilən siqnalın aşkarlanması üçün RF enerji tələbləri

Gərginliyin ikiqat artırılması rektifikasiyası çip enerji təchizatını qurarkən, etiket əmr siqnalının aşkarlanması və sinxron saatın aşkarlanması daxil olmaqla, siqnal aşkarlama dövrəsini təmin etmək üçün qəbul edilmiş radiotezlik enerjisinin bir hissəsini bölmək lazımdır.Siqnalın aşkarlanması etiketin enerji təchizatının qurulması şərti ilə həyata keçirildiyi üçün demodulyasiya həssaslığı ön uç aşkarlama diod borusunun gərginlik düşməsi ilə məhdudlaşmır, buna görə də qəbuledici həssaslıq simsiz gücdən xeyli yüksəkdir. ötürülmə həssaslığı qəbul edir və siqnal amplitüdünün aşkarlanmasına aiddir və güc gücü tələbi yoxdur.

(3) Etiket reaksiyası üçün RF enerji tələbləri

Teq göndərməyə cavab verdikdə, sinxron saatı aşkar etməklə yanaşı, qəbul edilmiş daşıyıcıda (saat modulyasiya zərfini ehtiva edən) psevdo-PSK modulyasiyasını yerinə yetirməli və əks ötürülməni həyata keçirməlidir.Bu zaman müəyyən bir güc səviyyəsi tələb olunur və onun dəyəri oxucunun etiketə olan məsafəsindən və oxucunun qəbul etmək həssaslığından asılıdır.Oxucunun iş mühiti daha mürəkkəb dizaynların istifadəsinə imkan verdiyindən, qəbuledici aşağı səs-küylü ön dizaynı həyata keçirə bilər və kod bölgüsü radio tezliyinin identifikasiyası yayılmış spektr modulyasiyasından, həmçinin yayılmış spektrin qazancından və PSK sisteminin qazancından istifadə edir. , oxucunun həssaslığı kifayət qədər yüksək ola bilər.Beləliklə, etiketin geri qayıtma siqnalına olan tələblər kifayət qədər azaldılır.

Xülasə etmək üçün, etiket tərəfindən qəbul edilən radio tezliyi gücü əsasən simsiz elektrik ötürücü gərginlikli ikiqat düzəltmə enerjisi kimi ayrılır və sonra ağlabatan enerji əldə etmək üçün müvafiq miqdarda etiket siqnalının aşkarlanması səviyyəsi və müvafiq miqdarda qaytarılması modulyasiya enerjisi ayrılır. paylanması və enerji saxlama kondensatorunun fasiləsiz doldurulmasını təmin edir.mümkün və ağlabatan dizayndır.

Görünür ki, passiv etiketlər tərəfindən qəbul edilən radiotezlik enerjisi müxtəlif tətbiq tələblərinə malikdir, buna görə də radiotezlik enerjisinin paylanması dizaynı tələb olunur;müxtəlif iş dövrlərində radiotezlik enerjisinin tətbiqi tələbləri fərqlidir, ona görə də müxtəlif iş dövrlərinin ehtiyaclarına uyğun olaraq radiotezlik enerjisinin paylanması dizaynına malik olmaq lazımdır;Fərqli proqramların RF enerjisi üçün fərqli tələbləri var, bunlar arasında simsiz enerji ötürülməsi ən çox güc tələb edir, buna görə də RF gücünün paylanması simsiz enerji ötürülməsi ehtiyaclarına diqqət yetirməlidir.

UHF RFID passiv etiketləri etiket enerji təchizatı yaratmaq üçün simsiz enerji ötürülməsindən istifadə edir.Buna görə də, enerji təchizatı səmərəliliyi son dərəcə aşağıdır və enerji təchizatı qabiliyyəti çox zəifdir.Etiket çipi aşağı enerji istehlakı ilə dizayn edilməlidir.Çip dövrəsi, çipdəki enerji saxlama kondansatörünün doldurulması və boşaldılması ilə təchiz edilir.Buna görə də, etiketin davamlı işləməsini təmin etmək üçün enerji saxlama kondansatörü davamlı olaraq doldurulmalıdır.Etiket tərəfindən qəbul edilən radiotezlik enerjisi üç fərqli tətbiqə malikdir: enerji təchizatı üçün gərginliyin ikiqat artırılması, əmr siqnalının qəbulu və demodulyasiyası və cavab siqnalının modulyasiyası və ötürülməsi.Onların arasında, gərginliyin ikiqat düzəldilməsinin qəbuledici həssaslığı, hava interfeysinə çevrilən rektifikator diodunun gərginlik düşməsi ilə məhdudlaşdırılır.darboğaz.Bu səbəbdən, siqnalın qəbulu və demodulyasiyası və cavab siqnalının modulyasiyası və ötürülməsi RFID sisteminin təmin etməli olduğu əsas funksiyalardır.Gərginlikli ikiqat düzəldici etiketinin enerji təchizatı qabiliyyəti nə qədər güclü olarsa, məhsul bir o qədər rəqabətlidir.Buna görə də, etiket sisteminin dizaynında alınan RF enerjisinin rasional paylanması meyarı, qəbul edilmiş siqnalın demodulyasiyasını və cavabın ötürülməsini təmin etmək üçün mümkün qədər gərginlikli ikiqat düzəliş yolu ilə RF enerji təchizatını artırmaqdır. siqnal.