Fréttir

Sem grunnhluti aðgerðalausrar Internet of Things tækni, hafa UHF RFID aðgerðalaus merki verið mikið notuð í fjölda forrita eins og smásölu stórmarkaða, flutninga og vörugeymsla, bókasöfn, rekjanleika gegn fölsun osfrv. Aðeins árið 2021, alþjóðlegt sendingarkostnaður er meira en 20 milljarðar.Í hagnýtum forritum, hvað nákvæmlega treystir flís UHF RFID óvirka merkisins á til að veita orku?

Aflgjafaeiginleikar UHF RFID óvirkt merki

1. Keyrt af þráðlausu afli

Þráðlaus orkusending er að nota þráðlausa rafsegulgeislun til að flytja raforku frá einum stað til annars.Vinnuferlið er að breyta raforku í útvarpsbylgjuorku með útvarpsbylgjusveiflu og útvarpsbylgjuorkunni er breytt í útvarpsrafsegulsviðsorku í gegnum sendiloftnetið.Útvarpsrafsegulsviðsorkan breiðist út um geiminn og nær til móttökuloftnetsins, síðan er henni breytt aftur í útvarpsbylgjuorku af móttökuloftnetinu og uppgötvunarbylgjan verður jafnstraumsorka.

Árið 1896 fann Ítalinn Guglielmo Marchese Marconi upp útvarpið sem gerði sér grein fyrir sendingu útvarpsmerkja um geiminn.Árið 1899 lagði Bandaríkjamaðurinn Nikola Tesla fram hugmyndina um að nota þráðlausa aflsendingu og kom á fót loftneti sem er 60m hátt, inductance hlaðinn í botn, rýmd hlaðinn að ofan í Colorado, með tíðni 150kHz til að leggja inn 300kW afl.Það sendir yfir allt að 42km fjarlægð og fær 10kW af þráðlausu móttökuafli í móttökuendanum.

UHF RFID aðgerðalaus merki aflgjafi fylgir þessari hugmynd og lesandinn veitir merkinu afl í gegnum útvarpsbylgjur.Hins vegar er gríðarlegur munur á UHF RFID aðgerðalausum aflgjafa og Tesla prófi: tíðnin er næstum tíu þúsund sinnum hærri og loftnetsstærðin minnkar um þúsund sinnum.Þar sem þráðlaust sendingstap er í réttu hlutfalli við veldi tíðnarinnar og í réttu hlutfalli við veldi fjarlægðarinnar er ljóst að aukningin á sendingstapi er gríðarleg.Einfaldasta þráðlausa útbreiðsluhamurinn er útbreiðsla í lausu rými.Útbreiðslutapið er í öfugu hlutfalli við veldi útbreiðslubylgjulengdarinnar og í réttu hlutfalli við veldi fjarlægðarinnar.Útbreiðslutap lausu rýmis er LS=20lg(4πd/λ).Ef eining fjarlægð d er m og tíðniseining f er MHz, þá er LS= -27,56+20lgd+20lgf.

UHF RFID kerfið er byggt á þráðlausa aflflutningsbúnaðinum.Óvirka merkið hefur ekki eigin aflgjafa.Það þarf að taka á móti útvarpsbylgjuorkunni sem lesandinn gefur frá sér og koma á DC aflgjafa með spennu tvöföldun leiðréttingu, sem þýðir að koma á DC aflgjafa í gegnum Dickson hleðsludælu.

Viðeigandi fjarskiptafjarlægð UHF RFID loftviðmótsins er aðallega ákvörðuð af sendingarafli lesandans og grunnútbreiðslutapi í geimnum.Sendikraftur UHF band RFID lesenda er venjulega takmörkuð við 33dBm.Út frá grunnformúlunni fyrir útbreiðslu taps, að hunsa öll önnur möguleg tap, er hægt að reikna út RF-aflið sem nær til merkinu með þráðlausri aflsendingu.Sambandið milli fjarskiptafjarlægðar UHF RFID loftviðmótsins og grunnútbreiðslutaps og RF-aflsins sem nær til merkisins eru sýnd í töflunni:

Það má sjá af töflunni að þráðlaus UHF RFID aflsending hefur einkenni stórs sendingartaps.Þar sem RFID er í samræmi við innlendar skammtímasamskiptareglur er flutningsafl lesandans takmarkaður, þannig að merkið getur veitt lítið afl.Þegar fjarskiptafjarlægðin eykst minnkar útvarpsbylgjuorkan sem móttekin er af óvirka merkinu í samræmi við tíðnina og aflgjafagetan minnkar hratt.

2. Innleiða aflgjafa með því að hlaða og losa orkugeymsluþétta á flís

(1) Hleðslu- og losunareiginleikar þétta

Óvirk merki nota þráðlausa aflflutning til að fá orku, breyta henni í DC spennu, hlaða og geyma þétta á flísinni og veita síðan afl til álagsins með afhleðslu.Þess vegna er aflgjafaferli óvirkra merkja ferlið við hleðslu og afhleðslu þétta.Stofnunarferlið er hreint hleðsluferli og aflgjafaferlið er losunar- og viðbótarhleðsluferli.Viðbótarhleðslan verður að hefjast áður en afhleðsluspennan nær lágmarksspennu flögunnar.

(2) Hleðslu- og losunarfæri þétta

1) Hleðslubreytur

Lengd hleðslutíma: τC=RC×C

Hleðsluspenna:

hleðslustraumur:

þar sem RC er hleðsluviðnám og C er orkugeymsluþétti.

2) Losunarbreytur

Lengd losunartíma: τD=RD×C

Afhleðsluspenna:

Afhleðslustraumur:

Í formúlunni er RD losunarviðnám og C er orkugeymsluþéttir.

Ofangreint sýnir aflgjafaeiginleika óvirkra merkja.Það er hvorki stöðug spennugjafi né stöðugur straumgjafi, heldur hleðsla og afhleðsla orkugeymsluþéttans.Þegar orkugeymsluþéttinn á flís er hlaðinn yfir vinnuspennu V0 flísarrásarinnar getur hann veitt orku til merkisins.Þegar orkugeymsluþéttinn byrjar að veita afl fer aflgjafaspenna hans að lækka.Þegar það fellur undir rekstrarspennu flísarinnar V0 missir orkugeymsluþéttir aflgjafargetu sína og flísinn getur ekki haldið áfram að virka.Þess vegna ætti loftviðmótsmerkið að hafa næga getu til að endurhlaða merkið.

Það má sjá að aflgjafahamur óvirkra merkja er hentugur fyrir einkenni sprengingasamskipta og aflgjafi óvirkra merkja þarf einnig stuðning við stöðuga hleðslu.

3 Jafnvægi framboðs og eftirspurnar

Fljótandi hleðsluaflgjafi er önnur aflgjafaaðferð og aflgjafageta fljótandi hleðslu er aðlöguð að losunargetu.En þeir hafa allir sameiginlegt vandamál, það er að aflgjafi UHF RFID óvirkra merkja þarf að halda jafnvægi milli framboðs og eftirspurnar.

(1) Jafnvægi framboðs og eftirspurnar aflgjafahamur fyrir sprengisamskipti

Núverandi staðall ISO/IEC18000-6 fyrir UHF RFID óvirka merkimiða tilheyrir sprengisamskiptakerfinu.Fyrir óvirk merki er ekkert merki sent á móttökutímabilinu.Þó að svartímabilið fái burðarbylgjuna, jafngildir það því að afla sveiflugjafans, svo það má líta á það sem einfalt verk.Leið.Fyrir þetta forrit, ef móttökutímabilið er notað sem hleðslutímabil orkugeymsluþéttans og svartímabilið er losunartímabil orkugeymsluþéttans, verður jafnt magn hleðslu og losunar til að viðhalda jafnvægi framboðs og eftirspurnar. nauðsynlegt skilyrði til að viðhalda eðlilegum rekstri kerfisins.Það má vita af aflgjafabúnaði ofangreinds UHF RFID óvirka merkisins að aflgjafi UHF RFID óvirka merkisins er hvorki stöðugur straumgjafi né stöðug spennugjafi.Þegar orkugeymsluþéttinn er hlaðinn að spennu sem er hærri en venjuleg vinnuspenna hringrásarinnar, byrjar aflgjafinn;þegar orkugeymsluþéttir merkimiða er tæmd í lægri spennu en venjuleg rekstrarspenna hringrásarinnar er aflgjafinn stöðvaður.

Fyrir sprungusamskipti, svo sem óvirkt merki UHF RFID loftviðmót, er hægt að hlaða hleðsluna áður en merkimiðinn sendir svarsprunga, nóg til að tryggja að hægt sé að viðhalda nægri spennu þar til svarinu er lokið.Þess vegna, til viðbótar við nógu sterka útvarpsbylgjugeislun sem merkið getur tekið á móti, þarf flísinn einnig að hafa nægilega stóra rýmd á flís og nægilega langan hleðslutíma.Einnig verður að aðlaga raforkunotkun merkis og viðbragðstíma.Vegna fjarlægðar milli merkis og lesanda er viðbragðstíminn öðruvísi, flatarmál orkugeymsluþéttans er takmarkað og aðrir þættir, það getur verið erfitt að halda jafnvægi milli framboðs og eftirspurnar í tímaskiptingu.

(2) Fljótandi aflgjafastilling fyrir stöðug samskipti

Fyrir stöðug samskipti, til að viðhalda samfelldri aflgjafa orkugeymsluþéttans, verður hann að vera tæmdur og hlaðinn á sama tíma og hleðsluhraði er svipaður og afhleðsluhraða, það er að aflgjafagetunni er haldið fyrir samskiptum er slitið.

Óbeinar merkingarkóðaskiptingu útvarpsbylgjur og UHF RFID aðgerðalaus merki núverandi staðall ISO/IEC18000-6 hafa sameiginleg einkenni.Móttökustöðu merkisins þarf að breyta og afkóða, og svarstöðu þarf að breyta og senda.Þess vegna ætti það að vera hannað í samræmi við stöðug samskipti.Tag chip aflgjafakerfi.Til þess að hleðsluhraði sé svipaður og losunarhraði þarf að nota megnið af orkunni sem merkið fær til hleðslu.

Sameiginleg RF auðlindir

1. RF framhlið fyrir óvirk merki

Óvirk merki eru ekki aðeins notuð sem aflgjafi merkimiða og póstkorta fyrir útvarpsbylgjuorkuna frá lesendum, heldur er mikilvægara að leiðbeiningarmerkjasendingin frá lesandanum til merkisins og svarmerkjasendingin frá merkimiðanum til lesandans eru að veruleika með þráðlausri gagnasendingu.Útvarpsbylgjuorkuna sem merkið tekur á móti ætti að skipta í þrjá hluta, sem hver um sig eru notaðir fyrir flísina til að koma á aflgjafa, afmúkka merkið (þar á meðal stjórnmerkið og samstillingarklukkuna) og veita svarberann.

Vinnuhamur núverandi staðals UHF RFID hefur eftirfarandi eiginleika: niðurtengilsrásin notar útsendingarhaminn og upphleðslurásin notar háttinn til að deila einni rásarröð með fjölmerkjum.Þess vegna, hvað varðar upplýsingasendingu, tilheyrir það einfalda aðgerðinni.Hins vegar, þar sem merkið sjálft getur ekki útvegað sendingarberann, þarf merkissvarið að veita flytjandanum hjálp lesandans.Þess vegna, þegar merkið svarar, hvað varðar sendingarástandið, eru báðir endar samskiptanna í tvíhliða vinnuástandi.

Í mismunandi vinnuástandi eru hringrásareiningarnar sem merkið tekur í notkun mismunandi og krafturinn sem þarf til að mismunandi hringrásareiningar virki er líka mismunandi.Allt aflið kemur frá útvarpsbylgjuorkunni sem merkið tekur á móti.Þess vegna er nauðsynlegt að stjórna RF orkudreifingu með sanngjörnum hætti og þegar við á.

2. RF orkunotkun á mismunandi vinnutíma

Þegar merkið fer inn í RF sviði lesandans og byrjar að byggja upp afl, sama hvaða merki lesandinn sendir á þessum tíma, mun merkið veita allri móttekinni RF orku til spennu tvöföldunar afriðunarrásarinnar til að hlaða orkugeymsluþéttann á flísinni. , þar með að koma á aflgjafa flísarinnar.

Þegar lesandinn sendir skipunarmerkið er sendingarmerki lesandans merki sem er kóðað af skipunargögnum og amplitude mótað af dreifðri litrófsröðinni.Það eru burðaríhlutir og hliðarbandsíhlutir sem tákna skipunargögn og dreifð litrófsraðir í merkinu sem merkið tekur á móti.Heildarorka, burðarorka og hliðarbandshlutir móttekins merkis tengjast mótun.Á þessum tíma er mótunarhlutinn notaður til að senda samstillingarupplýsingar skipunarinnar og dreifingarrófsröðarinnar og heildarorkan er notuð til að hlaða orkugeymsluþéttinn á flísinni, sem byrjar samtímis að veita orku til flísarinnar. samstillingarútdráttarrás og skipunarmerkjaafnámsrásareining.Þess vegna, á tímabilinu þegar lesandinn sendir leiðbeiningar, er útvarpsbylgjuorkan sem merkið tekur við notuð til að merkið haldi áfram að hlaðast, draga út samstillingarmerkið, afmóta og auðkenna kennslumerkið.Merkiorkugeymsluþéttirinn er í fljótandi hleðsluaflgjafastöðu.

Þegar merkið bregst við lesandanum er sent merki lesandans merki sem er stýrt af amplitude dreifðu litrófs undirhraða undirhraða klukkunnar.Í merkinu sem merkið tekur á móti eru burðaríhlutir og hliðarbandsíhlutir sem tákna undirhraðaklukkuna með dreifðri litrófsflís.Á þessum tíma er mótunarhlutinn notaður til að senda upplýsingar um flíshraða og hraðaklukku dreifð litrófsröðarinnar og heildarorkan er notuð til að hlaða orkugeymsluþéttann á flísinni og stilla mótteknum gögnum og senda svar við lesandi.Flísasamstillingarútdráttarrásin og svörunarmerkjamótunarrásareiningin veita afl.Þess vegna, á tímabilinu þegar lesandinn fær svarið, fær merkið útvarpsbylgjuorkuna og er notað til að merkið haldi áfram að hlaða, flíssamstillingarmerkið er dregið út og svargögnin eru mótuð og svarið er sent.Merkisorkugeymsluþéttirinn er í fljótandi hleðsluaflgjafastöðu.

Í stuttu máli, auk þess að merkið fer inn í RF sviði lesandans og byrjar að koma á aflgjafatímabili, mun merkið veita allri móttekinni RF orku til spennutvöföldunarafriðunarrásar til að hlaða orkugeymsluþéttann á flísinni og koma þannig á fót. flís aflgjafi.Í kjölfarið dregur merkið út samstillingu úr mótteknu útvarpsbylgjumerkinu, útfærir skipanaaflögun eða mótar og sendir svörunargögn, sem öll nota móttekna útvarpsbylgjuorku.

3. RF orkuþörf fyrir mismunandi forrit

(1) Kröfur um RF orku fyrir þráðlausa orkusendingu

Þráðlaus aflflutningur kemur á aflgjafa fyrir merkimiðann, þannig að það þarf bæði næga spennu til að knýja flísarrásina og nægjanlegt afl og stöðuga aflgjafa.

Aflgjafi þráðlausrar aflgjafar er að koma á aflgjafa með því að taka á móti RF sviði orku lesandans og spennu tvöföldun leiðréttingu þegar merkið hefur enga aflgjafa.Þess vegna er móttökunæmni þess takmörkuð af spennufalli díóðurörsins fyrir skynjun framenda.Fyrir CMOS flís er móttökunæmni spennu tvöföldunar leiðréttingar á milli -11 og -0,7dBm, það er flöskuháls óvirkra merkja.

(2) RF orkuþörf fyrir móttekið merkjaskynjun

Þó að leiðréttingin á spennu tvöföldunin komi á flísaflgjafanum, þarf merkið að skipta hluta af móttekinni útvarpsbylgjuorku til að veita merkjaskynjunarrás, þar á meðal stjórnmerkjaskynjun og samstillt klukkuskynjun.Vegna þess að merkjaskynjunin er framkvæmd með því skilyrði að aflgjafi merkisins hafi verið komið á, takmarkast afnámsnæmni ekki af spennufalli díóðurörsins í framhliðarskynjunarskynjuninni, þannig að móttökunæmið er mun hærra en þráðlausa aflið. sending sem tekur á móti næmni, og það tilheyrir merki amplitude uppgötvun, og það er engin krafa um aflstyrk.

(3) Kröfur um RF orku fyrir merkisvörun

Þegar merkið bregst við sendingu, auk þess að greina samstilltu klukkuna, þarf það einnig að framkvæma gervi-PSK mótun á móttekna burðarberanum (inniheldur klukkumótunarumslagið) og gera sér grein fyrir öfuga sendingu.Á þessum tíma er ákveðið aflmagn krafist og gildi þess fer eftir fjarlægð lesandans við merkið og næmi lesandans fyrir móttöku.Þar sem vinnuumhverfi lesandans gerir kleift að nota flóknari hönnun, getur móttakarinn útfært lágvaða framhliðarhönnun, og kóðaskiptingu útvarpsbylgjur notar dreifð litrófsmótun, svo og dreifð litrófsaukning og PSK kerfisaukning , getur næmi lesandans verið hannað til að vera nógu hátt.Þannig að kröfur um skilmerki merkimiðans minnki nóg.

Til að draga saman, er útvarpsbylgjuaflið sem merkið tekur við aðallega úthlutað sem leiðréttingarorku fyrir þráðlausa aflflutningsspennu tvöfaldara, og síðan er viðeigandi magn af merkjamerkjaskynjunarstigi og viðeigandi magni afturmótunarorku úthlutað til að ná hæfilegri orku dreifingu og tryggja stöðuga hleðslu á orkugeymsluþétti.er möguleg og sanngjörn hönnun.

Það má sjá að útvarpsbylgjuorkan sem móttekin er af aðgerðalausum merkjum hefur ýmsar umsóknarkröfur, þannig að útvarpsbylgjuaflsdreifingarhönnun er nauðsynleg;notkunarkröfur útvarpsbylgjuorku á mismunandi vinnutímabilum eru mismunandi, svo það er nauðsynlegt að hafa útvarpsbylgjuaflsdreifingu í samræmi við þarfir mismunandi vinnutímabila;Mismunandi forrit hafa mismunandi kröfur um RF orku, þar á meðal þráðlaus aflflutningur krefst mests afls, þannig að RF aflúthlutun ætti að einbeita sér að þörfum þráðlausrar orkuflutnings.

UHF RFID óvirk merki nota þráðlausa aflflutning til að koma á merki aflgjafa.Þess vegna er skilvirkni aflgjafans mjög lág og aflgjafagetan er mjög veik.Merkiflísinn verður að vera hannaður með lítilli orkunotkun.Flísrásin er knúin áfram með því að hlaða og losa orkugeymsluþéttinn á flísinni.Þess vegna, til að tryggja stöðuga notkun merkisins, verður orkugeymsluþéttinn að vera stöðugt hlaðinn.Útvarpsbylgjuorkan sem merkið tekur á móti hefur þrjú mismunandi forrit: leiðréttingu á spennu tvöföldun fyrir aflgjafa, móttöku skipunarmerkja og afmótun, og mótun og sendingu svarmerkja.Meðal þeirra er móttökunæmi spennutvöföldunarleiðréttingar takmarkað af spennufalli afriðlardíóðunnar, sem verður loftviðmót.flöskuháls.Af þessum sökum eru merki móttaka og afmótun og svörunarmerkjamótun og sending grunnaðgerðirnar sem RFID kerfið verður að tryggja.Því sterkari sem aflgjafageta spennu tvöfaldara afriðlarmerkið er, því samkeppnishæfari er varan.Þess vegna er viðmiðunin fyrir skynsamlegri dreifingu móttekinnar RF orku í hönnun merkjakerfisins að auka RF orkugjafann með spennu tvöfaldara leiðréttingu eins mikið og mögulegt er á þeirri forsendu að tryggja að móttekin merki og sendingu svarsins sé tryggt. merki.