Newyddion

Fel y rhan fwyaf sylfaenol o dechnoleg goddefol Rhyngrwyd Pethau, mae tagiau goddefol UHF RFID wedi'u defnyddio'n eang mewn nifer fawr o geisiadau megis manwerthu archfarchnad, logisteg a warysau, archifau llyfrau, olrhain gwrth-ffugio, ac ati Dim ond yn 2021, byd-eang swm cludo yn fwy nag 20 biliwn.Mewn cymwysiadau ymarferol, beth yn union y mae sglodion tag goddefol UHF RFID yn dibynnu arno i gyflenwi pŵer?

Nodweddion cyflenwad pŵer tag goddefol UHF RFID

1. Wedi'i bweru gan bŵer di-wifr

Mae trawsyrru pŵer diwifr yn defnyddio ymbelydredd electromagnetig diwifr i drosglwyddo ynni trydanol o un lle i'r llall.Y broses waith yw trosi ynni trydanol yn ynni amledd radio trwy osciliad amledd radio, ac mae'r egni amledd radio yn cael ei drawsnewid yn ynni maes electromagnetig radio trwy'r antena trawsyrru.Mae'r ynni maes electromagnetig radio yn ymledu trwy'r gofod ac yn cyrraedd yr antena derbyn, yna caiff ei drawsnewid yn ôl i ynni amledd radio gan yr antena derbyn, ac mae'r don ganfod yn dod yn ynni DC.

Ym 1896, dyfeisiodd yr Eidalwr Guglielmo Marchese Marconi y radio, a sylweddolodd drosglwyddo signalau radio ar draws y gofod.Ym 1899, cynigiodd America Nikola Tesla y syniad o ddefnyddio trawsyrru pŵer di-wifr, a sefydlodd antena sy'n 60m-uchel, inductance llwytho yn botton, cynhwysedd llwytho yn y brig yn Colorado, gan ddefnyddio amledd o 150kHz i fewnbynnu 300kW o bŵer.Mae'n trosglwyddo dros bellter o hyd at 42km, ac yn cael 10kW o bŵer derbyn diwifr ar y pen derbyn.

Mae cyflenwad pŵer tag goddefol UHF RFID yn dilyn y syniad hwn, ac mae'r darllenydd yn cyflenwi pŵer i'r tag trwy amledd radio.Fodd bynnag, mae gwahaniaeth enfawr rhwng cyflenwad pŵer tag goddefol UHF RFID a phrawf Tesla: mae'r amlder bron i ddeg mil o weithiau'n uwch, ac mae maint yr antena yn cael ei leihau gan fil o weithiau.Gan fod colled trosglwyddo diwifr yn gymesur â sgwâr yr amlder ac yn gymesur â sgwâr y pellter, mae'n amlwg bod y cynnydd mewn colled trosglwyddo yn enfawr.Y modd lluosogi di-wifr symlaf yw lluosogi gofod rhydd.Mae'r golled lluosogi mewn cyfrannedd gwrthdro â sgwâr y donfedd lluosogi ac yn gymesur â sgwâr y pellter.Y golled lluosogi gofod rhydd yw LS=20lg(4πd/λ).Os mai'r uned pellter d yw m a'r uned amledd f yw MHz, yna LS= -27.56+20lgd+20lgf.

Mae system UHF RFID yn seiliedig ar y mecanwaith trosglwyddo pŵer diwifr.Nid oes gan y tag goddefol ei gyflenwad pŵer ei hun.Mae angen iddo dderbyn yr ynni amledd radio a allyrrir gan y darllenydd a sefydlu cyflenwad pŵer DC trwy gywiro dyblu foltedd, sy'n golygu sefydlu cyflenwad pŵer DC trwy bwmp gwefr Dickson.

Mae pellter cyfathrebu cymwys rhyngwyneb aer UHF RFID yn cael ei bennu'n bennaf gan bŵer trosglwyddo'r darllenydd a'r golled lluosogi sylfaenol yn y gofod.Mae pŵer trawsyrru darllenydd band UHF RFID fel arfer wedi'i gyfyngu i 33dBm.O'r fformiwla colled lluosogi sylfaenol, gan anwybyddu unrhyw golledion posibl eraill, gellir cyfrifo'r pŵer RF sy'n cyrraedd y tag trwy drosglwyddiad pŵer diwifr.Dangosir y berthynas rhwng pellter cyfathrebu rhyngwyneb aer UHF RFID a'r golled lluosogi sylfaenol a'r pŵer RF sy'n cyrraedd y tag yn y tabl:

Gellir gweld o'r tabl bod gan drosglwyddiad pŵer diwifr UHF RFID nodweddion colled trawsyrru mawr.Gan fod RFID yn cydymffurfio â'r rheolau cyfathrebu pellter byr cenedlaethol, mae pŵer trosglwyddo'r darllenydd yn gyfyngedig, felly gall y tag gyflenwi pŵer isel.Wrth i'r pellter cyfathrebu gynyddu, mae'r ynni amledd radio a dderbynnir gan y tag goddefol yn gostwng yn ôl yr amlder, ac mae gallu'r cyflenwad pŵer yn gostwng yn gyflym.

2. Gweithredu cyflenwad pŵer trwy godi tâl a gollwng cynwysyddion storio ynni ar sglodion

(1) Tâl capacitor a nodweddion rhyddhau

Mae tagiau goddefol yn defnyddio trosglwyddiad pŵer diwifr i gael ynni, ei drawsnewid yn foltedd DC, gwefru a storio'r cynwysyddion ar sglodion, ac yna cyflenwi pŵer i'r llwyth trwy ollwng.Felly, y broses cyflenwad pŵer o dagiau goddefol yw'r broses o godi tâl a gollwng cynhwysydd.Mae'r broses sefydlu yn broses codi tâl pur, ac mae'r broses cyflenwad pŵer yn broses rhyddhau a chodi tâl atodol.Rhaid i'r codi tâl atodol ddechrau cyn i'r foltedd rhyddhau gyrraedd isafswm foltedd cyflenwad y sglodion.

(2) Tâl capacitor a pharamedrau rhyddhau

1) Paramedrau codi tâl

Hyd amser codi tâl: τC = RC×C

Foltedd codi tâl:

cerrynt ailwefru:

lle RC yw'r gwrthydd gwefru a C yw'r cynhwysydd storio ynni.

2) paramedrau rhyddhau

Hyd amser rhyddhau: τD = RD × C

Foltedd rhyddhau:

Cyfredol rhyddhau:

Yn y fformiwla, RD yw'r gwrthiant rhyddhau, a C yw'r cynhwysydd storio ynni.

Mae'r uchod yn dangos nodweddion cyflenwad pŵer tagiau goddefol.Nid yw'n ffynhonnell foltedd cyson nac yn ffynhonnell gyfredol gyson, ond codi tâl a gollwng y cynhwysydd storio ynni.Pan godir y cynhwysydd storio ynni ar-sglodion yn uwch na foltedd gweithio V0 y gylched sglodion, gall gyflenwi pŵer i'r tag.Pan fydd y cynhwysydd storio ynni yn dechrau cyflenwi pŵer, mae ei foltedd cyflenwad pŵer yn dechrau gostwng.Pan fydd yn disgyn o dan y foltedd gweithredu sglodion V0, mae'r cynhwysydd storio ynni yn colli ei allu cyflenwad pŵer ac ni all y sglodion barhau i weithio.Felly, dylai fod gan y tag rhyngwyneb aer ddigon o gapasiti i ail-lenwi'r tag.

Gellir gweld bod modd cyflenwad pŵer tagiau goddefol yn addas ar gyfer nodweddion cyfathrebu byrstio, ac mae angen cefnogaeth codi tâl parhaus ar gyflenwad pŵer tagiau goddefol hefyd.

3 Cydbwysedd cyflenwad a galw

Mae cyflenwad pŵer gwefru fel y bo'r angen yn ddull cyflenwad pŵer arall, ac mae'r gallu cyflenwad pŵer codi tâl arnofiol wedi'i addasu i'r gallu gollwng.Ond mae ganddynt oll broblem gyffredin, hynny yw, mae angen i gyflenwad pŵer tagiau goddefol UHF RFID gydbwyso cyflenwad a galw.

(1) Cyflenwad a galw cydbwysedd cyflenwad pŵer modd ar gyfer cyfathrebu byrstio

Mae'r safon gyfredol ISO / IEC18000-6 o dagiau goddefol RFID UHF yn perthyn i'r system gyfathrebu byrstio.Ar gyfer tagiau goddefol, ni chaiff unrhyw signal ei drosglwyddo yn ystod y cyfnod derbyn.Er bod y cyfnod ymateb yn derbyn y don cludwr, mae'n cyfateb i gaffael y ffynhonnell oscillation, felly gellir ei ystyried fel gwaith simplecs.Ffordd.Ar gyfer y cais hwn, os defnyddir y cyfnod derbyn fel cyfnod codi tâl y cynhwysydd storio ynni, a'r cyfnod ymateb yw cyfnod gollwng y cynhwysydd storio ynni, mae'r swm cyfartal o dâl a gollyngiad i gynnal cydbwysedd y cyflenwad a'r galw yn dod. amod angenrheidiol i gynnal gweithrediad arferol y system.Gellir gwybod o fecanwaith cyflenwad pŵer y tag goddefol UHF RFID uchod nad yw cyflenwad pŵer tag goddefol UHF RFID yn ffynhonnell gyfredol gyson nac yn ffynhonnell foltedd cyson.Pan godir y cynhwysydd storio ynni tag i foltedd uwch na foltedd gweithio arferol y gylched, mae'r cyflenwad pŵer yn dechrau;pan fydd y cynhwysydd storio ynni tag yn cael ei ollwng i foltedd is na foltedd gweithredu arferol y gylched, mae'r cyflenwad pŵer yn cael ei stopio.

Ar gyfer cyfathrebu byrstio, megis tag goddefol rhyngwyneb aer UHF RFID, gellir codi'r tâl cyn i'r tag anfon byrstio ymateb, yn ddigon i sicrhau y gellir cynnal digon o foltedd nes bod yr ymateb wedi'i gwblhau.Felly, yn ychwanegol at yr ymbelydredd amledd radio digon cryf y gall y tag ei ​​dderbyn, mae'n ofynnol hefyd i'r sglodyn fod â chynhwysedd ar-sglodyn digon mawr ac amser codi tâl digon hir.Rhaid hefyd addasu defnydd pŵer ymateb tag ac amser ymateb.Oherwydd y pellter rhwng y tag a'r darllenydd, mae'r amser ymateb yn wahanol, mae arwynebedd y cynhwysydd storio ynni yn gyfyngedig a ffactorau eraill, efallai y bydd yn anodd cydbwyso'r cyflenwad a'r galw mewn rhaniad amser.

(2) Modd cyflenwad pŵer symudol ar gyfer cyfathrebu parhaus

Ar gyfer cyfathrebu parhaus, er mwyn cynnal cyflenwad pŵer di-dor y cynhwysydd storio ynni, rhaid ei ollwng a'i godi ar yr un pryd, ac mae'r cyflymder codi tâl yn debyg i'r cyflymder gollwng, hynny yw, mae gallu'r cyflenwad pŵer yn cael ei gynnal o'r blaen. mae'r cyfathrebu yn dod i ben.

Mae gan adnabod amledd radio adran cod tag goddefol a safon gyfredol tag goddefol UHF RFID ISO/IEC18000-6 nodweddion cyffredin.Mae angen dadfododi a dadgodio cyflwr derbyn y tag, ac mae angen modiwleiddio ac anfon y cyflwr ymateb.Felly, dylid ei ddylunio yn ôl cyfathrebu parhaus.System cyflenwad pŵer sglodion tag.Er mwyn i'r gyfradd codi tâl fod yn debyg i'r gyfradd ollwng, rhaid defnyddio'r rhan fwyaf o'r ynni a dderbynnir gan y tag ar gyfer codi tâl.

Adnoddau RF a rennir

1. RF pen blaen ar gyfer tagiau goddefol

Mae tagiau goddefol nid yn unig yn cael eu defnyddio fel ffynhonnell pŵer y tagiau a'r cardiau post i'r egni amledd radio gan y darllenwyr, ond yn bwysicach fyth, y trosglwyddiad signal cyfarwyddyd o'r darllenydd i'r tag a'r trosglwyddiad signal ymateb o'r tag i'r darllenydd yw gwireddu trwy drosglwyddo data di-wifr.Dylid rhannu'r ynni amledd radio a dderbynnir gan y tag yn dair rhan, a ddefnyddir yn y drefn honno ar gyfer y sglodion i sefydlu'r cyflenwad pŵer, dadfododi'r signal (gan gynnwys y signal gorchymyn a'r cloc cydamseru) a darparu'r cludwr ymateb.

Mae gan ddull gweithio'r safon gyfredol UHF RFID y nodweddion canlynol: mae'r sianel downlink yn mabwysiadu'r modd darlledu, ac mae'r sianel uplink yn mabwysiadu'r modd o ymateb dilyniant un sianel rhannu aml-tag.Felly, o ran trosglwyddo gwybodaeth, mae'n perthyn i'r dull gweithredu simplex.Fodd bynnag, gan na all y tag ei ​​hun ddarparu'r cludwr trawsyrru, mae angen i'r ymateb tag roi help y darllenydd i'r cludwr.Felly, pan fydd y tag yn ymateb, cyn belled ag y mae'r cyflwr anfon yn y cwestiwn, mae dau ben y cyfathrebiad mewn cyflwr gweithio deublyg.

Mewn gwahanol wladwriaethau gwaith, mae'r unedau cylched sy'n cael eu rhoi ar waith gan y tag yn wahanol, ac mae'r pŵer sydd ei angen i wahanol unedau cylched weithio hefyd yn wahanol.Daw'r holl bŵer o'r egni amledd radio a dderbynnir gan y tag.Felly, mae angen rheoli'r dosbarthiad ynni RF yn rhesymol a phan fo'n briodol.

2. Cais ynni RF mewn gwahanol oriau gwaith

Pan fydd y tag yn mynd i mewn i faes RF y darllenydd ac yn dechrau adeiladu pŵer, ni waeth pa signal y mae'r darllenydd yn ei anfon ar yr adeg hon, bydd y tag yn cyflenwi'r holl egni RF a dderbynnir i'r cylched unionydd dyblu foltedd i wefru'r cynhwysydd storio ynni ar-sglodion. , a thrwy hynny sefydlu cyflenwad pŵer y sglodion.

Pan fydd y darllenydd yn trosglwyddo'r signal gorchymyn, mae signal trosglwyddo'r darllenydd yn signal wedi'i amgodio gan y data gorchymyn ac osgled wedi'i fodiwleiddio gan ddilyniant y sbectrwm lledaenu.Mae yna gydrannau cludo a chydrannau bandiau ochr yn cynrychioli data gorchymyn a dilyniannau sbectrwm lledaenu yn y signal a dderbynnir gan y tag.Mae cyfanswm egni, egni cludwr, a chydrannau band ochr y signal a dderbynnir yn gysylltiedig â modiwleiddio.Ar yr adeg hon, defnyddir y gydran modiwleiddio i drosglwyddo gwybodaeth gydamseru'r gorchymyn a'r dilyniant sbectrwm lledaenu, a defnyddir cyfanswm yr egni i wefru'r cynhwysydd storio ynni ar-sglodion, sydd ar yr un pryd yn dechrau cyflenwi pŵer i'r ar-sglodyn. cylched echdynnu cydamseru a'r uned cylched demodulation signal gorchymyn.Felly, yn ystod y cyfnod pan fydd y darllenydd yn anfon cyfarwyddyd, defnyddir yr ynni amledd radio a dderbynnir gan y tag er mwyn i'r tag barhau i godi tâl, echdynnu'r signal cydamseru, dadfododi a nodi'r signal cyfarwyddyd.Mae'r cynhwysydd storio ynni tag mewn cyflwr cyflenwad pŵer tâl arnawf.

Pan fydd y tag yn ymateb i'r darllenydd, mae signal a drosglwyddir y darllenydd yn signal sy'n cael ei fodiwleiddio gan osgled y sbectrwm lledaenu sbectrwm lledaenu cloc cyfradd sglodion is-gyfradd.Yn y signal a dderbynnir gan y tag, mae cydrannau cludo a chydrannau bandiau ochr yn cynrychioli cloc is-gyfradd cyfradd sglodion sbectrwm lledaenu.Ar yr adeg hon, defnyddir y gydran modiwleiddio i drosglwyddo'r gyfradd sglodion a gwybodaeth cloc cyfradd y dilyniant sbectrwm lledaenu, a defnyddir cyfanswm yr egni i wefru'r cynhwysydd storio ynni ar-sglodion a modiwleiddio'r data a dderbynnir ac anfon ymateb i'r darllenydd.Mae cylched echdynnu cydamseru sglodion a'r signal ymateb modiwleiddio cylched uned cyflenwad pŵer.Felly, yn ystod y cyfnod pan fydd y darllenydd yn derbyn yr ymateb, mae'r tag yn derbyn yr egni amledd radio ac yn cael ei ddefnyddio i'r tag barhau i godi tâl, mae'r signal cydamseru sglodion yn cael ei dynnu, mae'r data ymateb yn cael ei fodiwleiddio ac anfonir yr ymateb.Mae'r cynhwysydd storio ynni tag mewn cyflwr cyflenwad pŵer tâl arnawf.

Yn fyr, yn ychwanegol at y tag yn mynd i mewn i faes RF y darllenydd ac yn dechrau sefydlu cyfnod cyflenwad pŵer, bydd y tag yn cyflenwi'r holl egni RF a dderbynnir i gylched unionydd sy'n dyblu foltedd i wefru'r cynhwysydd storio ynni ar-sglodion, a thrwy hynny sefydlu cyflenwad pŵer sglodion.Yn dilyn hynny, mae'r tag yn tynnu cydamseriad o'r signal amledd radio a dderbynnir, yn gweithredu demodulation gorchymyn, neu'n modiwleiddio a thrawsyrru data ymateb, y mae pob un ohonynt yn defnyddio'r egni amledd radio a dderbynnir.

3. Gofynion ynni RF ar gyfer gwahanol geisiadau

(1) Gofynion ynni RF ar gyfer trosglwyddo pŵer diwifr

Mae trosglwyddo pŵer diwifr yn sefydlu'r cyflenwad pŵer ar gyfer y tag, felly mae angen foltedd digonol i yrru'r cylched sglodion, a digon o bŵer a gallu cyflenwad pŵer parhaus.

Y cyflenwad pŵer o drosglwyddo pŵer di-wifr yw sefydlu'r cyflenwad pŵer trwy dderbyn egni maes RF y darllenydd a chywiriad dyblu foltedd pan nad oes gan y tag unrhyw gyflenwad pŵer.Felly, mae ei sensitifrwydd derbyn wedi'i gyfyngu gan ostyngiad foltedd y tiwb deuod canfod pen blaen.Ar gyfer sglodion CMOS, sensitifrwydd derbyn cywiro dyblu foltedd yw Rhwng -11 a -0.7dBm, dyma'r dagfa o dagiau goddefol.

(2) Gofynion ynni RF ar gyfer canfod signal a dderbynnir

Er bod y cywiriad dyblu foltedd yn sefydlu'r cyflenwad pŵer sglodion, mae angen i'r tag rannu rhan o'r ynni amledd radio a dderbynnir i ddarparu cylched canfod signal, gan gynnwys canfod signal gorchymyn a chanfod cloc cydamserol.Oherwydd bod y canfod signal yn cael ei berfformio o dan yr amod bod cyflenwad pŵer y tag wedi'i sefydlu, nid yw'r sensitifrwydd demodulation wedi'i gyfyngu gan ostyngiad foltedd y tiwb deuod canfod pen blaen, felly mae'r sensitifrwydd derbyn yn llawer uwch na'r pŵer diwifr. sensitifrwydd derbyn trosglwyddo, ac mae'n perthyn i ganfod osgled signal, ac nid oes unrhyw ofyniad cryfder pŵer.

(3) Gofynion ynni RF ar gyfer ymateb tag

Pan fydd y tag yn ymateb i anfon, yn ogystal â chanfod y cloc cydamserol, mae angen iddo hefyd berfformio modiwleiddio ffug-PSK ar y cludwr a dderbynnir (sy'n cynnwys amlen modiwleiddio'r cloc) a gwireddu trosglwyddiad gwrthdro.Ar yr adeg hon, mae angen lefel pŵer benodol, ac mae ei werth yn dibynnu ar bellter y darllenydd i'r tag a sensitifrwydd y darllenydd i'w dderbyn.Gan fod amgylchedd gwaith y darllenydd yn caniatáu defnyddio dyluniadau mwy cymhleth, gall y derbynnydd weithredu dyluniad pen blaen swn isel, ac mae adnabod amledd radio yr is-adran cod yn defnyddio modiwleiddio sbectrwm lledaenu, yn ogystal ag ennill sbectrwm lledaenu ac ennill system PSK , gall sensitifrwydd y darllenydd gael ei gynllunio i fod yn ddigon uchel.Fel bod y gofynion ar gyfer signal dychwelyd y label yn cael eu lleihau ddigon.

I grynhoi, mae'r pŵer amledd radio a dderbynnir gan y tag yn cael ei ddyrannu'n bennaf fel egni cywiro dwbl y foltedd trosglwyddo pŵer di-wifr, ac yna dyrennir y lefel briodol o lefel canfod signal tag a'r swm priodol o egni modiwleiddio dychwelyd i gyflawni egni rhesymol. dosbarthu a sicrhau codi tâl parhaus y cynhwysydd storio ynni.yn ddyluniad posibl a rhesymol.

Gellir gweld bod gan yr ynni amledd radio a dderbynnir gan dagiau goddefol ofynion cais amrywiol, felly mae angen dyluniad dosbarthiad pŵer amledd radio;mae gofynion cymhwyso ynni amledd radio mewn gwahanol gyfnodau gwaith yn wahanol, felly mae angen cael dyluniad dosbarthu pŵer amledd radio yn unol ag anghenion gwahanol gyfnodau gwaith;Mae gan wahanol gymwysiadau ofynion gwahanol ar gyfer ynni RF, ac ymhlith y rhain mae angen y pŵer mwyaf ar gyfer trosglwyddo pŵer diwifr, felly dylai dyraniad pŵer RF ganolbwyntio ar anghenion trosglwyddo pŵer diwifr.

Mae tagiau goddefol UHF RFID yn defnyddio trosglwyddiad pŵer diwifr i sefydlu cyflenwad pŵer tag.Felly, mae effeithlonrwydd y cyflenwad pŵer yn hynod o isel ac mae'r gallu cyflenwad pŵer yn wan iawn.Rhaid dylunio'r sglodion tag gyda defnydd pŵer isel.Mae'r gylched sglodion yn cael ei phweru trwy wefru a gollwng y cynhwysydd storio ynni ar sglodion.Felly, er mwyn sicrhau gweithrediad parhaus y label, rhaid codi tâl parhaus ar y cynhwysydd storio ynni.Mae gan yr ynni amledd radio a dderbynnir gan y tag dri chymhwysiad gwahanol: cywiro dyblu foltedd ar gyfer cyflenwad pŵer, derbyniad signal gorchymyn a dadfodylu, a modiwleiddio a thrawsyriant signal ymateb.Yn eu plith, mae sensitifrwydd derbyn cywiro dyblu foltedd yn cael ei gyfyngu gan ostyngiad foltedd y deuod unionydd, sy'n dod yn rhyngwyneb aer.dagfa.Am y rheswm hwn, derbyniad signal a demodulation a modiwleiddio signal ymateb a throsglwyddo yw'r swyddogaethau sylfaenol y mae'n rhaid i'r system RFID eu sicrhau.Y cryfaf yw gallu cyflenwad pŵer y tag unionydd dwbl foltedd, y mwyaf cystadleuol yw'r cynnyrch.Felly, y maen prawf ar gyfer dosbarthu'r egni RF a dderbynnir yn rhesymegol wrth ddylunio'r system dagiau yw cynyddu'r cyflenwad ynni RF trwy gywiro dwblydd foltedd cymaint â phosibl ar y rhagosodiad o sicrhau dadfodiwleiddio'r signal a dderbynnir a throsglwyddo'r ymateb. signal.