Balita

Ingon ang labing sukaranan nga bahin sa passive Internet of Things nga teknolohiya, ang UHF RFID passive tag kay kaylap nga gigamit sa daghang mga aplikasyon sama sa retail retail, logistics ug warehousing, book archive, anti-counterfeiting traceability, ug uban pa. Sa 2021 lang, global Ang kantidad sa pagpadala labaw pa sa 20 bilyon.Sa praktikal nga mga aplikasyon, unsa man gyud ang gisaligan sa chip sa UHF RFID passive tag sa paghatag gahum?

Ang mga kinaiya sa suplay sa kuryente sa UHF RFID passive tag

1. Gipadagan sa wireless nga gahum

Ang wireless power transmission mao ang paggamit sa wireless electromagnetic radiation aron mabalhin ang elektrikal nga enerhiya gikan sa usa ka lugar ngadto sa lain.Ang proseso sa pagtrabaho mao ang pagbag-o sa enerhiya sa elektrisidad ngadto sa enerhiya sa frequency sa radyo pinaagi sa oscillation sa frequency sa radyo, ug ang enerhiya sa frequency sa radyo nabag-o ngadto sa enerhiya sa radio electromagnetic field pinaagi sa transmitting antenna.Ang enerhiya sa radio electromagnetic field nagpakaylap sa kawanangan ug nakaabot sa nakadawat nga antenna, unya kini gibalik sa enerhiya sa frequency sa radyo pinaagi sa nakadawat nga antenna, ug ang detection wave nahimong DC energy.

Sa 1896, ang Italyano nga Guglielmo Marchese Marconi nag-imbento sa radyo, nga nakaamgo sa pagpasa sa mga signal sa radyo sa kawanangan.Kaniadtong 1899, gisugyot sa Amerikano nga si Nikola Tesla ang ideya sa paggamit sa wireless power transmission, ug nagtukod usa ka antena nga 60m-taas, inductance nga gikarga sa botton, ang kapasidad nga gikarga sa ibabaw sa Colorado, gamit ang frequency nga 150kHz aron ma-input ang 300kW nga gahum.Nagpadala kini sa gilay-on nga hangtod sa 42km, ug nakakuha og 10kW nga gahum sa pagdawat sa wireless sa katapusan sa pagdawat.

Ang UHF RFID passive tag nga suplay sa kuryente nagsunod niini nga ideya, ug ang magbabasa naghatag gahum sa tag pinaagi sa frequency sa radyo.Bisan pa, adunay usa ka dako nga kalainan tali sa UHF RFID passive tag power supply ug Tesla test: ang frequency hapit napulo ka libo ka beses nga mas taas, ug ang gidak-on sa antenna mikunhod sa usa ka libo ka beses.Tungod kay ang pagkawala sa wireless transmission proporsyonal sa square sa frequency ug proporsyonal sa square sa distansya, klaro nga ang pagtaas sa pagkawala sa transmission dako kaayo.Ang pinakasimple nga wireless propagation mode mao ang free-space propagation.Ang pagkawala sa propagation inversely proporsyonal sa square sa propagation wavelength ug proporsyonal sa square sa gilay-on.Ang pagkawala sa pagpadaghan sa libre nga luna mao ang LS=20lg(4πd/λ).Kung ang yunit sa gilay-on d mao ang m ug ang yunit sa frequency f kay MHz, nan LS= -27.56+20lgd+20lgf.

Ang UHF RFID system gibase sa wireless power transmission mechanism.Ang passive tag walay kaugalingong power supply.Kinahanglan nga madawat ang enerhiya sa frequency sa radyo nga gipagawas sa magbabasa ug magtukod usa ka suplay sa kuryente sa DC pinaagi sa pagtul-id sa pagdoble sa boltahe, nga nagpasabut nga magtukod usa ka suplay sa kuryente sa DC pinaagi sa Dickson charge pump.

Ang magamit nga distansya sa komunikasyon sa UHF RFID air interface nag-una nga gitino sa gahum sa transmission sa magbabasa ug ang sukaranan nga pagkawala sa pagpadaghan sa wanang.Ang UHF band RFID reader nga nagpadala sa gahum kasagaran limitado sa 33dBm.Gikan sa batakang pormula sa pagkawala sa pagpadaghan, nga wala magtagad sa bisan unsang uban nga posible nga pagkawala, ang gahum sa RF nga nakaabot sa tag pinaagi sa wireless power transmission mahimong makalkula.Ang relasyon tali sa distansya sa komunikasyon sa UHF RFID air interface ug ang sukaranan nga pagkawala sa pagpadaghan ug ang gahum sa RF nga nakaabot sa tag gipakita sa lamesa:

Makita gikan sa lamesa nga ang UHF RFID wireless power transmission adunay mga kinaiya sa dako nga pagkawala sa transmission.Tungod kay ang RFID nagsunod sa nasudnong mga lagda sa komunikasyon sa mubo nga distansya, ang gahum sa transmission sa magbabasa limitado, aron ang tag makahatag og ubos nga gahum.Samtang nagkadako ang gilay-on sa komunikasyon, ang enerhiya sa frequency sa radyo nga nadawat sa passive tag mikunhod sumala sa frequency, ug ang kapasidad sa suplay sa kuryente paspas nga mikunhod.

2. Ipatuman ang power supply pinaagi sa pag-charge ug pagdiskarga sa on-chip energy storage capacitors

(1) Capacitor charge ug discharge nga mga kinaiya

Ang mga passive tag naggamit sa wireless power transmission aron makakuha og enerhiya, i-convert kini ngadto sa DC boltahe, i-charge ug i-store ang on-chip capacitors, ug dayon i-supply ang power ngadto sa load pinaagi sa discharge.Busa, ang proseso sa suplay sa kuryente sa mga passive tag mao ang proseso sa capacitor charging ug discharging.Ang proseso sa pag-establisar usa ka lunsay nga proseso sa pag-charge, ug ang proseso sa suplay sa kuryente usa ka proseso sa pag-discharge ug dugang nga pag-charge.Kinahanglang magsugod ang supplementary charge sa dili pa moabot ang discharge voltage sa minimum nga supply voltage sa chip.

(2) Kapasitor charge ug discharge parameters

1) Mga parametro sa pag-charge

Gidugayon sa pag-charge: τC=RC×C

Pag-charge sa boltahe:

pag-recharge karon:

diin ang RC mao ang charging resistor ug ang C mao ang energy storage capacitor.

2) Mga parametro sa pagdiskarga

Gidugayon sa pagdiskarga: τD=RD×C

Discharge boltahe:

Discharge kasamtangan:

Sa pormula, ang RD mao ang discharge resistance, ug ang C mao ang energy storage capacitor.

Gipakita sa ibabaw ang mga kinaiya sa suplay sa kuryente sa mga passive tag.Dili kini usa ka kanunay nga gigikanan sa boltahe o usa ka kanunay nga gigikanan sa karon, apan ang pag-charge ug pagdiskarga sa kapasitor sa pagtipig sa enerhiya.Sa diha nga ang on-chip energy storage capacitor gi-charge sa ibabaw sa working voltage V0 sa chip circuit, kini makahatag og gahum sa tag.Kung ang kapasitor sa pagtipig sa enerhiya nagsugod sa pagsuplay sa gahum, ang boltahe sa suplay sa kuryente nagsugod sa pag-ubos.Kung kini mahulog ubos sa chip operating boltahe V0, ang energy storage capacitor mawad-an sa iyang power supply nga kapabilidad ug ang chip dili makapadayon sa pagtrabaho.Busa, ang air interface tag kinahanglan adunay igong kapasidad sa pag-recharge sa tag.

Makita nga ang power supply mode sa passive tags angay alang sa mga kinaiya sa burst communication, ug ang power supply sa passive tags nagkinahanglan usab sa suporta sa padayon nga pag-charge.

3 Balanse sa suplay ug panginahanglan

Ang naglutaw nga pag-charge sa suplay sa kuryente mao ang lain nga pamaagi sa suplay sa kuryente, ug ang naglutaw nga pag-charge nga kapasidad sa suplay sa kuryente gipahiangay sa kapasidad sa pagdiskarga.Apan silang tanan adunay komon nga problema, nga mao, ang suplay sa kuryente sa UHF RFID passive tags kinahanglan nga balansehon ang suplay ug panginahanglan.

(1) Pagbalanse sa suplay ug panginahanglan sa mode sa suplay sa kuryente alang sa komunikasyon sa pagbuto

Ang kasamtangan nga sumbanan nga ISO / IEC18000-6 sa UHF RFID passive tag iya sa burst communication system.Alang sa mga passive tag, walay signal nga gipasa sa panahon sa pagdawat.Bisan kung ang panahon sa pagtubag nakadawat sa balud sa carrier, kini katumbas sa pag-angkon sa gigikanan sa oscillation, aron kini makonsiderar nga simplex nga trabaho.Paagi.Alang sa kini nga aplikasyon, kung ang panahon sa pagdawat gigamit ingon ang panahon sa pag-charge sa kapasitor sa pagtipig sa enerhiya, ug ang panahon sa pagtubag mao ang panahon sa pag-discharge sa kapasitor sa pagtipig sa enerhiya, ang parehas nga kantidad sa bayad ug pag-discharge aron mapadayon ang balanse sa suplay ug panginahanglan mahimong usa ka kinahanglanon nga kondisyon aron mapadayon ang normal nga operasyon sa sistema.Mahibal-an gikan sa mekanismo sa suplay sa kuryente sa nahisgutan nga UHF RFID passive tag nga ang suplay sa kuryente sa UHF RFID passive tag dili usa ka kanunay nga gigikanan sa karon o usa ka kanunay nga gigikanan sa boltahe.Sa diha nga ang tag energy storage capacitor gikargahan sa usa ka boltahe nga mas taas kay sa normal nga boltahe sa pagtrabaho sa sirkito, magsugod ang suplay sa kuryente;kung ang tag energy storage capacitor ipagawas sa boltahe nga mas ubos kaysa sa normal nga operating boltahe sa sirkito, ang suplay sa kuryente mahunong.

Para sa burst communication, sama sa passive tag UHF RFID air interface, ang charge mahimong ma-charge sa dili pa magpadala ang tag og response burst, igo na aron masiguro nga igo nga boltahe ang mamentinar hangtod makompleto ang tubag.Busa, agig dugang sa kusog nga igo nga radio frequency radiation nga madawat sa tag, ang chip gikinahanglan usab nga adunay igo nga dako nga on-chip capacitance ug usa ka taas nga oras sa pag-charge.Ang konsumo sa kuryente sa pagtubag sa tag ug oras sa pagtubag kinahanglan usab nga ipahiangay.Tungod sa gilay-on tali sa tag ug sa magbabasa, lahi ang oras sa pagtubag, limitado ang lugar sa kapasitor sa pagtipig sa enerhiya ug uban pang mga hinungdan, mahimo’g lisud nga balansehon ang suplay ug panginahanglan sa pagbahin sa oras.

(2) Floating power supply mode para sa padayon nga komunikasyon

Alang sa padayon nga komunikasyon, aron mapadayon ang walay hunong nga suplay sa kuryente sa kapasitor sa pagtipig sa enerhiya, kinahanglan kini nga i-discharge ug i-charge sa parehas nga oras, ug ang katulin sa pag-charge parehas sa katulin sa pagdiskarga, nga mao, ang kapasidad sa suplay sa kuryente gipadayon sa wala pa. natapos ang komunikasyon.

Passive tag code division radio frequency identification ug UHF RFID passive tag kasamtangang standard ISO/IEC18000-6 adunay komon nga mga kinaiya.Ang estado nga nakadawat sa tag kinahanglan nga i-demodulate ug i-decode, ug ang kahimtang sa pagtubag kinahanglan nga modulated ug ipadala.Busa, kini kinahanglan nga gidisenyo sumala sa padayon nga komunikasyon.Tag chip nga sistema sa suplay sa kuryente.Aron ang rate sa pag-charge parehas sa rate sa pagdiskarga, kadaghanan sa kusog nga nadawat sa tag kinahanglan gamiton alang sa pag-charge.

Gipaambit nga mga kapanguhaan sa RF

1. RF front-end alang sa passive tags

Ang mga passive tag dili lamang gigamit ingon nga gigikanan sa gahum sa mga tag ug mga postkard sa kusog sa frequency sa radyo gikan sa mga magbabasa, apan labi ka hinungdanon, ang pagpasa sa signal sa panudlo gikan sa magbabasa hangtod sa tag ug ang pagpadala sa signal sa tubag gikan sa tag hangtod sa magbabasa nakaamgo pinaagi sa wireless data transmission.Ang enerhiya sa frequency sa radyo nga nadawat sa tag kinahanglan bahinon sa tulo ka bahin, nga gigamit sa chip aron ma-establisar ang suplay sa kuryente, i-demodulate ang signal (lakip ang command signal ug orasan sa pag-synchronize) ug ihatag ang tigdala sa tubag.

Ang working mode sa kasamtangan nga standard UHF RFID adunay mga mosunod nga mga kinaiya: ang downlink channel nagsagop sa broadcast mode, ug ang uplink channel nagsagop sa mode sa multi-tag sharing nga single-channel sequence response.Busa, sa mga termino sa pagpasa sa impormasyon, kini iya sa simplex nga paagi sa operasyon.Bisan pa, tungod kay ang tag mismo dili makahatag sa transmission carrier, ang tubag sa tag kinahanglan nga maghatag sa carrier sa tabang sa magbabasa.Busa, kung ang tag motubag, kutob sa nagpadala nga estado, ang duha ka tumoy sa komunikasyon anaa sa usa ka duplex working state.

Sa lainlaing mga estado sa pagtrabaho, ang mga yunit sa sirkito nga gibutang sa trabaho sa tag lahi, ug ang gahum nga gikinahanglan alang sa lainlaing mga yunit sa sirkito nga molihok lahi usab.Ang tanan nga gahum nagagikan sa enerhiya sa frequency sa radyo nga nadawat sa tag.Busa, kinahanglan nga kontrolon ang pag-apod-apod sa enerhiya sa RF nga makatarunganon ug kung angay.

2. Paggamit sa enerhiya sa RF sa lainlaing oras sa pagtrabaho

Kung ang tag mosulod sa RF field sa magbabasa ug magsugod sa pagtukod og gahum, bisan unsa pa ang signal nga ipadala sa magbabasa niining panahona, ang tag maghatag sa tanang nadawat nga RF nga enerhiya ngadto sa boltahe-doble nga rectifier circuit aron ma-charge ang on-chip energy storage capacitor. , sa ingon nagtukod sa suplay sa kuryente sa chip.

Kung ang magbabasa nagpadala sa command signal, ang transmission signal sa magbabasa usa ka signal nga gi-encode sa command data ug amplitude nga modulated sa spread spectrum sequence.Adunay mga sangkap sa carrier ug mga sangkap sa sideband nga nagrepresentar sa datos sa mando ug nagsabwag sa mga han-ay sa spectrum sa signal nga nadawat sa tag.Ang kinatibuk-ang kusog, enerhiya sa carrier, ug mga sangkap sa sideband sa nadawat nga signal adunay kalabotan sa modulasyon.Niini nga panahon, ang modulation component gigamit sa pagpadala sa impormasyon sa pag-synchronize sa command ug sa spread spectrum sequence, ug ang kinatibuk-ang enerhiya gigamit sa pag-charge sa on-chip energy storage capacitor, nga dungan nga nagsugod sa paghatag og gahum sa on-chip. synchronization extraction circuit ug ang command signal demodulation circuit unit.Busa, sa panahon nga ang magbabasa nagpadala usa ka panudlo, ang kusog sa frequency sa radyo nga nadawat sa tag gigamit alang sa tag nga magpadayon sa pag-charge, pagkuha sa signal sa pag-synchronize, pag-demodulate ug pag-ila sa signal sa panudlo.Ang tag energy storage capacitor naa sa floating charge power supply state.

Kung ang tag motubag sa magbabasa, ang gipasa nga signal sa magbabasa usa ka signal nga modulated sa amplitude sa spread spectrum spread spectrum chip rate sub-rate clock.Sa signal nga nadawat sa tag, adunay mga sangkap sa carrier ug mga sangkap sa sideband nga nagrepresentar sa spread spectrum chip rate sub-rate nga orasan.Niini nga panahon, ang modulasyon nga sangkap gigamit sa pagpadala sa chip rate ug rate sa impormasyon sa orasan sa pagkasunod-sunod nga spectrum, ug ang kinatibuk-ang enerhiya gigamit aron ma-charge ang on-chip energy storage capacitor ug modulate ang nadawat nga datos ug magpadala og tubag sa magbabasa.Ang chip synchronization extraction circuit ug ang response signal modulation circuit unit supply power.Busa, sa panahon nga ang magbabasa nakadawat sa tubag, ang tag nakadawat sa radio frequency energy ug gigamit alang sa tag nga magpadayon sa pag-charge, ang chip synchronization signal gikuha ug ang tubag nga datos gi-modulate ug ang tubag gipadala.Ang tag energy storage capacitor naa sa floating charge power supply state.

Sa laktud, dugang sa tag nga mosulod sa RF field sa magbabasa ug magsugod sa pagtukod sa usa ka panahon sa suplay sa kuryente, ang tag maghatag sa tanan nga nadawat nga RF nga enerhiya ngadto sa usa ka boltahe-doble nga rectifier circuit aron ma-charge ang on-chip energy storage capacitor, sa ingon magtukod usa ka chip power supply.Pagkahuman, ang tag nagkuha sa pag-synchronize gikan sa nadawat nga signal sa frequency sa radyo, nagpatuman sa command demodulation, o nag-modulate ug nagpadala sa mga datos sa pagtubag, nga ang tanan naggamit sa nadawat nga enerhiya sa frequency sa radyo.

3. Mga kinahanglanon sa enerhiya sa RF alang sa lainlaing mga aplikasyon

(1) Mga kinahanglanon sa enerhiya sa RF alang sa pagpasa sa wireless nga gahum

Ang wireless nga pagbalhin sa kuryente nagtukod sa suplay sa kuryente alang sa tag, mao nga nanginahanglan kini parehas nga igo nga boltahe sa pagmaneho sa chip circuit, ug igo nga gahum ug padayon nga katakus sa suplay sa kuryente.

Ang suplay sa kuryente sa wireless power transmission mao ang pag-establisar sa power supply pinaagi sa pagdawat sa RF field energy sa reader ug boltahe nga pagdoble sa pagtul-id kung ang tag walay power supply.Busa, ang pagkasensitibo sa pagdawat niini limitado sa boltahe nga drop sa front-end detection diode tube.Alang sa CMOS chips, ang pagdawat sa pagkasensitibo sa pagdoble sa boltahe nga pagtul-id mao ang Tali sa -11 ug -0.7dBm, kini ang bottleneck sa mga passive tag.

(2) Mga kinahanglanon sa enerhiya sa RF alang sa nadawat nga signal detection

Samtang ang pagdoble sa boltahe nga pagtul-id nagtukod sa suplay sa kuryente sa chip, ang tag kinahanglan nga bahinon ang usa ka bahin sa nadawat nga frequency sa enerhiya sa radyo aron mahatagan usa ka signal detection circuit, lakip ang command signal detection ug synchronous clock detection.Tungod kay ang signal detection gihimo ubos sa kondisyon nga ang power supply sa tag natukod na, ang demodulation sensitivity dili limitado sa boltahe drop sa front-end detection diode tube, mao nga ang pagdawat sensitivity mas taas pa kay sa wireless power. transmission sa pagdawat sa pagkasensitibo, ug kini iya sa signal amplitude detection, ug walay gahum nga gikinahanglan sa kusog.

(3) Mga kinahanglanon sa enerhiya sa RF alang sa pagtubag sa tag

Kung ang tag motubag sa pagpadala, dugang sa pag-ila sa kadungan nga orasan, kinahanglan usab nga himuon ang pseudo-PSK modulasyon sa nadawat nga carrier (nga adunay sulud nga modulasyon sa orasan) ug makaamgo sa reverse transmission.Niini nga panahon, gikinahanglan ang usa ka lebel sa kuryente, ug ang bili niini nagdepende sa gilay-on sa magbabasa ngadto sa tag ug sa pagkasensitibo sa magbabasa nga makadawat.Tungod kay ang nagtrabaho nga palibot sa magbabasa nagtugot sa paggamit sa mas komplikado nga mga disenyo, ang tigdawat mahimong mag-implementar sa usa ka low-noise front-end design, ug ang code division radio frequency identification naggamit sa spread spectrum modulation, ingon man ang spread spectrum gain ug PSK system gain. , ang pagkasensitibo sa magbabasa mahimong gidisenyo nga taas kaayo.Aron ang mga kinahanglanon alang sa pagbalik sa signal sa label igo nga pagkunhod.

Sa pagsumada, ang gahum sa frequency sa radyo nga nadawat sa tag nag-una nga gigahin ingon ang wireless power transmission voltage doubler rectification energy, ug unya ang angay nga kantidad sa tag signal detection level ug ang angay nga kantidad sa return modulation energy gigahin aron makab-ot ang usa ka makatarunganon nga enerhiya. pag-apod-apod ug pagsiguro sa padayon nga pag-charge sa kapasitor sa pagtipig sa enerhiya.usa ka posible ug makatarunganon nga disenyo.

Makita nga ang enerhiya sa frequency sa radyo nga nadawat sa mga passive tag adunay lainlaing mga kinahanglanon sa aplikasyon, mao nga gikinahanglan ang disenyo sa pag-apod-apod sa gahum sa radyo frequency;ang mga kinahanglanon sa aplikasyon sa enerhiya sa frequency sa radyo sa lainlaing mga panahon sa pagtrabaho lahi, busa kinahanglan nga adunay disenyo sa pag-apod-apod sa gahum sa frequency sa radyo sumala sa mga panginahanglanon sa lainlaing mga panahon sa pagtrabaho;Ang lainlaing mga aplikasyon adunay lainlaing mga kinahanglanon alang sa enerhiya sa RF, diin ang pagpasa sa wireless nga gahum nanginahanglan labing kusog, busa ang alokasyon sa gahum sa RF kinahanglan nga magpunting sa mga panginahanglanon sa pagpasa sa wireless nga gahum.

Ang UHF RFID passive tag naggamit sa wireless power transmission aron magtukod og tag power supply.Busa, ang episyente sa suplay sa kuryente hilabihan ka ubos ug ang katakus sa suplay sa kuryente huyang kaayo.Ang tag chip kinahanglan nga gidisenyo uban sa ubos nga konsumo sa kuryente.Ang chip circuit gipaandar pinaagi sa pag-charge ug pagdiskarga sa on-chip energy storage capacitor.Busa, aron masiguro ang padayon nga operasyon sa label, ang kapasitor sa pagtipig sa enerhiya kinahanglan nga padayon nga ma-charge.Ang enerhiya sa frequency sa radyo nga nadawat sa tag adunay tulo ka lainlaing aplikasyon: pagtul-id sa pagdoble sa boltahe alang sa suplay sa kuryente, pagdawat ug demodulasyon sa signal sa mando, ug modulasyon ug pagpasa sa signal sa pagtubag.Lakip kanila, ang pagdawat sa pagkasensitibo sa boltahe-double pagtul-id gipugngan sa boltahe drop sa rectifier diode, nga nahimong usa ka hangin interface.bottleneck.Tungod niini nga hinungdan, ang pagdawat sa signal ug demodulation ug pagtubag sa signal modulasyon ug transmission mao ang sukaranan nga mga gimbuhaton nga kinahanglan masiguro sa RFID system.Ang mas lig-on nga power supply nga kapabilidad sa boltahe doubler rectifier tag, mas competitive ang produkto.Busa, ang kriterya alang sa makatarunganon nga pag-apod-apod sa nadawat nga enerhiya sa RF sa disenyo sa sistema sa tag mao ang pagdugang sa suplay sa enerhiya sa RF pinaagi sa pagtul-id sa boltahe nga doble kutob sa mahimo sa premise sa pagsiguro sa demodulation sa nadawat nga signal ug ang pagpadala sa tubag. signal.