News

Cum'è a parte più basica di a tecnulugia di l'Internet di e cose passive, i tag passivi RFID UHF sò stati largamente usati in un gran numaru d'applicazioni cum'è supermercati, logistica è magazzinu, archivi di libri, tracciabilità anti-falsificazione, etc. Solu in 2021, glubale. quantità di spedizione hè più di 20 miliardi.In l'applicazioni pratiche, ciò chì esattamente u chip di u tag passiu RFID UHF s'appoghja per furnisce u putere?

E caratteristiche di l'alimentazione di u tag passiu RFID UHF

1. Powered by putenza wireless

A trasmissione di l'energia wireless hè l'usu di a radiazione elettromagnetica wireless per trasfiriri energia elettrica da un locu à l'altru.U prucessu di travagliu hè di cunvertisce l'energia elettrica in energia di radiofrequenza per via di l'oscillazione di radiofrequenza, è l'energia di freccia radio hè cunvertita in energia di campu elettromagneticu radiu attraversu l'antenna di trasmissione.L'energia di u campu elettromagneticu radiu si propaga in u spaziu è ghjunghje à l'antenna di ricezione, dopu hè cunvertita in energia di freccia radio da l'antenna di ricezione, è l'onda di rilevazione diventa energia DC.

In u 1896, u talianu Guglielmu Marchese Marconi hà inventatu a radiu, chì hà realizatu a trasmissione di signali radio in u spaziu.In u 1899, l'American Nikola Tesla hà prupostu l'idea di utilizà a trasmissione di energia wireless, è hà stabilitu una antenna alta 60 m, induttanza caricata in u buttone, capacità caricata in cima in Colorado, utilizendu una frequenza di 150kHz per input 300kW di putenza.Trasmette nantu à una distanza di finu à 42 km, è ottene 10kW di putenza di ricezione wireless à l'estremità di ricezione.

L'alimentazione di u tag passiu RFID UHF seguita sta idea, è u lettore furnisce u putere à l'etichetta per frequenze radio.Tuttavia, ci hè una grande diffarenza trà UHF RFID tag passive power supply è test Tesla: a freccia hè guasi decimila volte più altu, è a dimensione di l'antenna hè ridutta da mille volte.Siccomu a perdita di trasmissione wireless hè proporzionale à u quadru di a frequenza è proporzionale à u quadru di a distanza, hè chjaru chì l'aumentu di a perdita di trasmissione hè enormu.U modu di propagazione wireless più simplice hè a propagazione in u spaziu liberu.A perdita di propagazione hè inversamente proporzionale à u quadru di a lunghezza d'onda di propagazione è proporzionale à u quadru di a distanza.La perte de propagation dans l'espace libre est LS=20lg(4πd/λ).Se l'unità di distanza d hè m è l'unità di frequenza f hè MHz, allora LS = -27,56+20lgd+20lgf.

U sistema RFID UHF hè basatu annantu à u mecanismu di trasmissione di energia wireless.L'etichetta passiva ùn hà micca u so propiu alimentazione.Hè bisognu di riceve l'energia di freccia radio emessa da u lettore è stabilisce una fonte d'energia DC attraversu a rectificazione di raddoppiu di tensione, chì significa stabilisce una fonte di energia DC attraversu a pompa di carica Dickson.

A distanza di cumunicazione applicabile di l'interfaccia d'aria UHF RFID hè determinata principalmente da a putenza di trasmissione di u lettore è a perdita di propagazione di basa in u spaziu.U lettore RFID di banda UHF a putenza di trasmissione hè generalmente limitata à 33dBm.Da a formula di basa di perdita di propagazione, ignurando qualsiasi altre perdite pussibuli, a putenza RF chì ghjunghje à l'etichetta attraversu a trasmissione di energia wireless pò esse calculata.A relazione trà a distanza di cumunicazione di l'interfaccia d'aria UHF RFID è a perdita di propagazione di basa è a putenza RF chì ghjunghje à l'etichetta sò mostrati in a tavola:

Si pò vede da a tavula chì UHF RFID trasmissioni wireless putenza hà e caratteristiche di grande perdita di trasmissioni.Siccomu RFID cumplessi cù e regule di cumunicazione naziunale à corta distanza, u putere di trasmissione di u lettore hè limitatu, cusì u tag pò furnisce un putere bassu.Quandu a distanza di cumunicazione aumenta, l'energia di freccia radio ricevuta da u tag passiu diminuisce secondu a frequenza, è a capacità di alimentazione diminuisce rapidamente.

2. Implementa l'alimentazione di l'energia in carica è scaricamentu di i condensatori di almacenamiento d'energia in chip

(1) Capacità carica è caratteristiche di scaricamentu

I tag passivi utilizanu a trasmissione di energia wireless per ottene energia, cunvertisce in tensione DC, carica è almacenà i condensatori in chip, è poi furnisce u putere à a carica attraversu a scarica.Dunque, u prucessu di alimentazione di e tag passive hè u prucessu di carica è scaricamentu di condensatore.U prucessu di stabilimentu hè un prucessu di carica pura, è u prucessu di supply supply hè un prucessu di scaricamentu è supplementu.A carica supplementaria deve principià prima chì a tensione di scarica righjunghji a tensione di fornitura minima di u chip.

(2) Paràmetri di carica è scaricamentu di u condensatore

1) Paràmetri di carica

Durata di u tempu di carica: τC=RC×C

Tensione di carica:

corrente di ricarica:

induve RC hè a resistenza di carica è C hè u condensatore di almacenamiento d'energia.

2) Paràmetri di scaricamentu

Longueur du temps de décharge : τD=RD×C

Tensione di scarica:

Corrente di scarica:

In a formula, RD hè a resistenza di scaricamentu, è C hè u capacitore di almacenamiento d'energia.

U sopra mostra e caratteristiche di l'alimentazione di i tag passivi.Ùn hè nè una fonte di tensione constante nè una fonte di corrente constante, ma a carica è a scaricamentu di u condensatore di almacenamiento d'energia.Quandu u condensatore di almacenamiento d'energia in chip hè carricu sopra à a tensione di travagliu V0 di u circuitu di chip, pò furnisce u putere à l'etichetta.Quandu u condensatore di almacenamentu d'energia principia à furnisce u putere, a so tensione di alimentazione principia à calà.Quandu cade sottu à a tensione di operazione di chip V0, u condensatore di almacenamiento d'energia perde a so capacità di alimentazione è u chip ùn pò micca cuntinuà à travaglià.Dunque, l'etichetta di l'interfaccia d'aria deve avè una capacità sufficiente per ricaricà l'etichetta.

Pò esse vistu chì u modu di alimentazione di e tag passive hè adattatu per e caratteristiche di a cumunicazione di u burst, è l'alimentazione di e tag passive hà ancu bisognu di u sustegnu di a carica cuntinua.

3 Balance di offerta è dumanda

L'alimentazione flottante di carica hè un altru mètudu di alimentazione, è a capacità di alimentazione flottante hè adattata à a capacità di scaricamentu.Ma tutti hannu un prublema cumuna, chì hè, u supplyu di energia di tag passivi RFID UHF hà bisognu à equilibriu offerta è dumanda.

(1) Modu di fornimentu d'energia di equilibriu di l'offerta è a dumanda per a cumunicazione in burst

L'attuale standard ISO/IEC18000-6 di tag passivi RFID UHF appartene à u sistema di cumunicazione burst.Per i tag passivi, nisun signalu hè trasmessu durante u periodu di ricezione.Ancu s'è u periodu di risposta riceve l'onda di traspurtadore, hè equivalente à acquistà a fonte d'oscillazione, perchè pò esse cunsideratu cum'è un travagliu simplex.Via.Per questa applicazione, se u periodu di ricezione hè utilizzatu cum'è u periodu di carica di u condensatore di almacenamiento d'energia, è u periodu di risposta hè u periodu di scaricamentu di u condensatore di almacenamentu di energia, a quantità uguale di carica è scarica per mantene l'equilibriu di l'offerta è a dumanda diventa. una cundizione necessaria per mantene u funziunamentu normale di u sistema.Pò esse cunnisciutu da u mecanismu di alimentazione di u tag passiu UHF RFID sopra-mintuatu chì l'alimentazione di u tag passiu RFID UHF ùn hè nè una fonte di corrente constante nè una fonte di tensione constante.Quandu u capacitore di almacenamentu di l'energia tag hè incaricatu à una tensione più altu ch'è a tensione di u travagliu nurmale di u circuitu, u fornimentu di energia principia;quandu u capacitor di almacenamentu di energia tag hè scaricatu à una tensione più bassu di a tensione di u funziunamentu nurmale di u circuitu, u fornimentu di energia hè firmatu.

Per a cumunicazione burst, cum'è l'interfaccia d'aria di u tag passiu UHF RFID, a carica pò esse caricata prima chì l'etiqueta invià una splutazioni di risposta, abbastanza per assicurà chì a tensione abbastanza pò esse mantinuta finu à chì a risposta hè cumpleta.Dunque, in più di a radiazione di freccia radiu abbastanza forte chì l'etichetta pò riceve, u chip hè ancu necessariu d'avè una capacità abbastanza grande nantu à u chip è un tempu di carica abbastanza longu.U cunsumu di energia di risposta tag è u tempu di risposta deve ancu esse adattatu.A causa di a distanza trà u tag è u lettore, u tempu di risposta hè diversu, l'area di u condensatore di almacenamentu d'energia hè limitata è altri fattori, pò esse difficiule di equilibrà l'offerta è a dumanda in a divisione di u tempu.

(2) Modu di alimentazione flottante per a cumunicazione cuntinua

Per a cumunicazione cuntinuu, per mantene l'alimentazione ininterrotta di u condensatore di almacenamiento d'energia, deve esse scaricata è carica à u stessu tempu, è a velocità di carica hè simile à a velocità di scaricamentu, vale à dì, a capacità di l'alimentazione hè mantinuta prima. a cumunicazione hè finita.

L'identificazione di frequenza radio di divisione di codice di tag passivu è u standard di tag passivo RFID UHF ISO / IEC18000-6 anu caratteristiche cumuni.U statu di riceve tag deve esse demodulatu è decoded, è u statu di risposta deve esse modulatu è mandatu.Per quessa, deve esse designatu secondu a cumunicazione cuntinua.Tag chip sistema di alimentazione.Per chì a tarifa di carica sia simile à a tarifa di scaricamentu, a maiò parte di l'energia ricevuta da l'etichetta deve esse usata per a carica.

Risorse RF spartute

1. Front-end RF per tag passivi

I tag passivi ùn sò micca solu utilizati cum'è fonte di energia di e tag è cartoline à l'energia di freccia radio da i lettori, ma più importantemente, a trasmissione di u signale di istruzzioni da u lettore à l'etichetta è a trasmissione di u signale di risposta da u tag à u lettore sò realizatu attraversu a trasmissione di dati wireless.L'energia di freccia radio ricevuta da u tag deve esse divisa in trè parti, chì sò rispettivamente utilizati per u chip per stabilisce l'alimentazione, demodulate u signale (cumpresu u signale di cumandamentu è l'orologio di sincronizazione) è furnisce u trasportatore di risposta.

U modu di travagliu di u standard UHF RFID attuale hà e seguenti caratteristiche: u canali downlink adopta u modu di trasmissione, è u canali uplink adopta u modu di spartera multi-tag di risposta di sequenza di un canale.Dunque, in quantu à a trasmissione di l'infurmazioni, appartene à u modu di funziunamentu simplex.In ogni casu, postu chì u tag stessu ùn pò micca furnisce u trasportatore di trasmissione, a risposta di tag deve furnisce u trasportatore cù l'aiutu di u lettore.Per quessa, quandu u tag risponde, in quantu à u statu di mandatu, i dui estremità di a cumunicazione sò in un statu di travagliu duplex.

In diversi stati di travagliu, l'unità di circuitu messe in u travagliu da u tag sò diffirenti, è a putenza necessaria per e diverse unità di circuitu per travaglià hè ancu diversa.Tuttu u putere vene da l'energia di freccia radio ricevuta da u tag.Dunque, hè necessariu di cuntrullà a distribuzione di l'energia RF in modu ragiunate è quandu apprupriatu.

2. Applicazione di energia RF in diverse ore di travagliu

Quandu l'etichetta entra in u campu RF di u lettore è cumencia à custruisce u putere, ùn importa ciò chì u lettore manda à questu mumentu, l'etichetta furnisce tutta l'energia RF ricevuta à u circuitu di rettificatore di doppia tensione per carica u condensatore di almacenamiento di energia in chip. , stabilendu cusì l'alimentazione di u chip.

Quandu u lettore trasmette u signale di cumandamentu, u signale di trasmissione di u lettore hè un signalu codificatu da i dati di cumandamentu è l'amplitude modulata da a sequenza di spettru spargugliatu.Ci sò cumpunenti traspurtadore è cumpunenti sideband chì rapprisentanu dati di cumandamentu è sequenze di spettru sparghje in u signale ricevutu da u tag.L'energia tutale, l'energia di u trasportatore è i cumpunenti di banda laterale di u signale ricevutu sò ligati à a modulazione.À questu tempu, u cumpunente di modulazione hè utilizatu per trasmette l'infurmazioni di sincronizazione di u cumandamentu è a sequenza di spettru spargugliatu, è l'energia tutale hè aduprata per carricà u condensatore di almacenamiento d'energia in chip, chì simultaneamente principia à furnisce u putere à u chip. circuit d'estrazione di sincronizazione è l'unità di circuitu di demodulazione di signali di cumandamentu.Dunque, durante u periodu quandu u lettore manda una struzzione, l'energia di freccia radio ricevuta da u tag hè aduprata per u tag per cuntinuà à carica, estrae u signale di sincronizazione, demodulate è identificà u signale di struzzione.U capacitore di almacenamentu di l'energia di tag hè in un statu di alimentazione di carica flottante.

Quandu u tag risponde à u lettore, u signale trasmessu di u lettore hè un signalu modulatu da l'amplitude di u spettru spargugliatu di spettru spargugliatu chip rate sub-rate clock.In u signale ricevutu da l'etichetta, ci sò cumpunenti di u trasportatore è cumpunenti di banda laterale chì rapprisentanu u clock sub-rate di chip rate di spettru spargugliatu.À questu tempu, u cumpunente di modulazione hè utilizatu per trasmette a freccia di chip è l'informazione di clock rate di a sequenza di spettru spargugliatu, è l'energia tutale hè aduprata per carricà u condensatore di almacenamiento di energia in chip è modulà i dati ricevuti è mandà una risposta à u lettore.U circuitu di estrazione di sincronizzazione di chip è u circuitu di modulazione di u signale di risposta furnisce energia.Per quessa, durante u periodu quandu u lettore riceve a risposta, l'etichetta riceve l'energia di freccia radio è hè aduprata per l'etichetta per cuntinuà a carica, u signale di sincronizazione di chip hè estratto è i dati di risposta sò modulati è a risposta hè mandata.U capacitore di almacenamentu di l'energia di tag hè in un statu di alimentazione di carica flottante.

In cortu, in più di l'etichetta chì entra in u campu RF di u lettore è principia à stabilisce un periodu di alimentazione, l'etichetta furnisce tutta l'energia RF ricevuta à un circuitu di rettificatore chì raddoppia a tensione per carica u condensatore di almacenamiento di energia in chip, stabilendu cusì. un alimentatore di chip.In seguitu, l'etichetta estrae a sincronizazione da u segnu di freccia radio ricevuta, implementa a demodulazione di cumandamentu, o modula è trasmette dati di risposta, tutti chì utilizanu l'energia di frequenza radio ricevuta.

3. Esigenze di energia RF per diverse applicazioni

(1) Requisiti di energia RF per a trasmissione di energia wireless

U trasferimentu di l'energia wireless stabilisce l'alimentazione per l'etichetta, per quessa, esige una tensione sufficiente per guidà u circuitu di chip, è una putenza sufficiente è una capacità di alimentazione continua.

L'alimentazione di a trasmissione di l'energia in wireless hè di stabilisce l'alimentazione da riceve l'energia di u campu RF di u lettore è a rectificazione di raddoppiu di tensione quandu u tag ùn hà micca alimentazione.Dunque, a so sensibilità di ricezione hè limitata da a caduta di tensione di u tubu di diodu di rilevazione front-end.Per i chips CMOS, a sensibilità di ricezione di a rectificazione di raddoppiu di tensione hè trà -11 è -0.7dBm, hè u collu di bottiglia di tag passivi.

(2) Requisiti di energia RF per a rilevazione di signali ricevuti

Mentre a rectificazione di raddoppiu di tensione stabilisce l'alimentazione di chip, l'etichetta deve dividisce una parte di l'energia di freccia radio ricevuta per furnisce un circuitu di rilevazione di signali, cumprese a rilevazione di signali di cumanda è a rilevazione di clock sincrona.Perchè a rilevazione di u signale hè realizatu sottu a cundizione chì l'alimentazione di l'etichetta hè stata stabilita, a sensibilità di demodulazione ùn hè micca limitata da a caduta di tensione di u tubu di diodu di rilevazione front-end, cusì a sensibilità di ricezione hè assai più altu ch'è a putenza wireless. trasmissioni chì riceve sensibilità, è appartene à a rilevazione di l'amplitude di u segnu, è ùn ci hè micca bisognu di forza di forza.

(3) Requisiti di energia RF per a risposta di tag

Quandu u tag risponde à l'inviu, in più di detectà u clock sincronu, hà ancu bisognu di realizà a modulazione pseudo-PSK nantu à u trasportatore ricevutu (cuntene l'envelope di modulazione di u clock) è realizà a trasmissione inversa.À questu tempu, un certu livellu di putenza hè necessariu, è u so valore dipende da a distanza di u lettore à u tag è a sensibilità di u lettore per riceve.Siccomu l'ambiente di travagliu di u lettore permette l'usu di disinni più cumplessi, u ricevitore pò implementà un disignu front-end à pocu rumore, è l'identificazione di frequenze radio di divisione di codice usa a modulazione di spettru spargugliatu, è ancu u guadagnu di spettru spargugliatu è u guadagnu di u sistema PSK. , a sensibilità di u lettore pò esse designatu per esse abbastanza altu.Cusì chì i requisiti per u signale di ritornu di l'etichetta sò ridotti abbastanza.

In sintesi, a putenza di freccia radio ricevuta da u tag hè principarmenti attribuita cum'è l'energia di rettificazione di a tensione di trasmissione di l'energia wireless, è dopu a quantità adatta di u livellu di rilevazione di u segnu tag è a quantità adatta di l'energia di modulazione di ritornu sò attribuiti per ottene una energia raghjone. distribuzione è assicurà a carica cuntinuu di u condensatore di almacenamiento d'energia.hè un disignu pussibule è raghjone.

Pò esse vistu chì l'energia di freccia di radio ricevuta da i tag passivi hà diverse esigenze di applicazione, per quessa hè necessariu un disignu di distribuzione di energia di freccia radio;i bisogni di l'applicazioni di l'energia di freccia di radiofrequenza in i periodi di travagliu differenti sò diffirenti, per quessa, hè necessariu di avè un disignu di distribuzione di energia di freccia di radiofrequenza secondu i bisogni di e diverse periodi di travagliu;Differenti applicazioni anu esigenze diverse per l'energia RF, trà e quali a trasmissione di l'energia wireless richiede u più putere, cusì l'attribuzione di l'energia RF deve fucalizza nantu à i bisogni di a trasmissione di energia wireless.

I tag passivi RFID UHF utilizanu a trasmissione di energia wireless per stabilisce una fonte di energia di tag.Dunque, l'efficienza di l'alimentazione hè estremamente bassa è a capacità di alimentazione hè assai debule.U chip tag deve esse cuncepitu cù un bassu cunsumu d'energia.U circuitu di chip hè alimentatu da carica è scaricamentu di u condensatore di almacenamiento di energia in chip.Dunque, per assicurà u funziunamentu cuntinuu di l'etichetta, u condensatore di almacenamentu d'energia deve esse caricatu continuamente.L'energia di radiofrequenza ricevuta da u tag hà trè applicazioni diverse: a rettifica di voltage-duppiu per l'alimentazione, a ricezione è a demodulazione di u signale di cumanda, è a modulazione è a trasmissione di u signale di risposta.Frà elli, a sensibilità di ricezione di a rectificazione di raddoppiu di tensione hè limitata da a caduta di tensione di u diodu di u rettificatore, chì diventa una interfaccia d'aria.collu di bottiglia.Per quessa, a ricezione è a demodulazione di u signale è a modulazione è a trasmissione di u signale di risposta sò e funzioni basiche chì u sistema RFID deve assicurà.A più forte a capacità di alimentazione di l'etichetta di rettificatore di voltage doubler, u più competitivu u pruduttu.Per quessa, u criteriu per a distribuzione raziunale di l'energia RF ricevuta in u disignu di u sistema di tag hè di aumentà l'approvvigionamentu di l'energia RF da a rectificazione di voltage doubler quant'è pussibule nantu à a premessa di assicurà a demodulazione di u segnu ricevutu è a trasmissione di a risposta. signale.