Kabar

Minangka bagean paling dhasar saka teknologi Internet of Things pasif, tag pasif UHF RFID wis akeh digunakake ing pirang-pirang aplikasi kayata ritel supermarket, logistik lan gudang, arsip buku, traceability anti-pemalsuan, lsp. Mung ing 2021, global jumlah pengiriman luwih saka 20 milyar.Ing aplikasi praktis, apa persis chip saka tag pasif UHF RFID gumantung ing sumber daya?

Karakteristik sumber daya UHF RFID tag pasif

1. Powered dening daya nirkabel

Transmisi daya nirkabel nggunakake radiasi elektromagnetik nirkabel kanggo mindhah energi listrik saka panggonan siji menyang papan liyane.Proses kerjane yaiku ngowahi energi listrik dadi energi frekuensi radio liwat osilasi frekuensi radio, lan energi frekuensi radio diowahi dadi energi medan elektromagnetik radio liwat antena pemancar.Energi medan elektromagnetik radio nyebar liwat papan lan tekan antena panrima, banjur diowahi maneh dadi energi frekuensi radio dening antena panrima, lan gelombang deteksi dadi energi DC.

Ing taun 1896, Italia Guglielmo Marchese Marconi nemokaké radio, sing nyadari transmisi sinyal radio ing angkasa.Ing taun 1899, Nikola Tesla Amerika ngusulake gagasan nggunakake transmisi daya nirkabel, lan nggawe antena sing dhuwuré 60m, induktansi dimuat ing botton, kapasitansi dimuat ing ndhuwur ing Colorado, nggunakake frekuensi 150kHz kanggo input daya 300kW.Transmisi liwat jarak nganti 42km, lan entuk daya panrima nirkabel 10kW ing mburi panampa.

UHF RFID sumber daya tag pasif nderek idea iki, lan maca sumber daya kanggo tag liwat frekuensi radio.Nanging, ana prabédan ageng antarane sumber daya tag pasif UHF RFID lan test Tesla: frekuensi saklawasé sepuluh ewu kaping luwih, lan ukuran antena suda dening ewu kaping.Wiwit mundhut transmisi nirkabel sebanding karo kuadrat frekuensi lan sebanding karo kuadrat jarak, jelas yen mundhake mundhut transmisi gedhe banget.Mode propagasi nirkabel sing paling gampang yaiku propagasi ruang bebas.Rugi panyebaran kuwalik karo kuadrat dawane gelombang propagasi lan sebanding karo kuadrat jarak.Rugi propagasi ruang bebas yaiku LS=20lg(4πd/λ).Yen unit jarak d yaiku m lan unit frekuensi f yaiku MHz, banjur LS = -27,56+20lgd+20lgf.

Sistem UHF RFID adhedhasar mekanisme transmisi daya nirkabel.Tag pasif ora duwe sumber daya dhewe.Perlu nampa energi frekuensi radio sing dipancarake dening maca lan nggawe sumber daya DC liwat rectification dobel voltase, sing tegese nggawe sumber daya DC liwat pompa daya Dickson.

Jarak komunikasi sing ditrapake antarmuka udara UHF RFID utamane ditemtokake dening daya transmisi maca lan mundhut panyebaran dhasar ing papan.UHF band RFID maca daya ngirimaken biasane diwatesi kanggo 33dBm.Saka rumus mundhut panyebaran dhasar, ora nggatekake kerugian liyane, daya RF sing tekan tag liwat transmisi daya nirkabel bisa diitung.Hubungan antarane jarak komunikasi antarmuka udara UHF RFID lan mundhut panyebaran dhasar lan daya RF sing tekan tag ditampilake ing tabel:

Bisa dideleng saka tabel yen transmisi daya nirkabel UHF RFID nduweni karakteristik mundhut transmisi gedhe.Wiwit RFID tundhuk karo aturan komunikasi jarak cendhak nasional, daya transmisi maca diwatesi, supaya tag bisa nyedhiyakake daya sing sithik.Nalika jarak komunikasi mundhak, energi frekuensi radio sing ditampa dening tag pasif suda miturut frekuensi, lan kapasitas sumber daya suda kanthi cepet.

2. Ngleksanakake sumber daya dening ngisi lan discharging on-chip kapasitor panyimpenan energi

(1) Kapasitor ngisi lan discharge karakteristik

Tag pasif nggunakake transmisi daya nirkabel kanggo entuk energi, ngowahi dadi voltase DC, ngisi lan nyimpen kapasitor on-chip, banjur nyuplai daya menyang beban liwat discharge.Mulane, proses catu daya tag pasif yaiku proses ngisi lan ngeculake kapasitor.Proses panyiapan minangka proses pangisian daya murni, lan proses pasokan listrik minangka proses ngisi daya lan tambahan.Pangisian daya tambahan kudu diwiwiti sadurunge voltase discharge tekan voltase sumber minimal chip.

(2) Parameter pangisian daya lan discharge kapasitor

1) Parameter pengisian

Dawane wektu pengisian: τC=RC×C

Tegangan pengisian:

pengisian arus:

ing ngendi RC minangka resistor pangisi daya lan C minangka kapasitor panyimpenan energi.

2) Paramèter discharge

Dawane wektu ngeculake: τD = RD × C

Tegangan discharge:

Discharge saiki:

Ing rumus, RD minangka resistance discharge, lan C minangka kapasitor panyimpenan energi.

Ing ndhuwur nuduhake karakteristik sumber daya saka tag pasif.Iku ora sumber voltase pancet utawa sumber saiki pancet, nanging daya lan discharging saka kapasitor panyimpenan energi.Nalika kapasitor panyimpenan energi ing-chip diisi ing ndhuwur voltase kerja V0 sirkuit chip, bisa nyedhiyakake daya kanggo tag kasebut.Nalika kapasitor panyimpenan energi wiwit nyuplai daya, voltase sumber daya wiwit mudhun.Nalika tiba ing ngisor voltase operasi chip V0, kapasitor panyimpenan energi ilang kemampuan sumber daya lan chip ora bisa terus bisa.Mulane, tag antarmuka udara kudu nduweni kapasitas sing cukup kanggo ngisi ulang tag kasebut.

Bisa dideleng manawa mode sumber daya tag pasif cocok kanggo karakteristik komunikasi bledosan, lan sumber daya tag pasif uga mbutuhake dhukungan kanggo ngisi daya sing terus-terusan.

3 Keseimbangan pasokan lan panjaluk

Sumber daya ngisi daya ngambang minangka cara sumber daya liyane, lan kapasitas sumber daya ngisi daya ngambang dicocogake karo kapasitas muatan.Nanging kabeh padha duwe masalah umum, yaiku, sumber daya saka tag pasif UHF RFID kudu ngimbangi pasokan lan permintaan.

(1) Pasokan lan panjaluk mode pasokan daya imbangan kanggo komunikasi bledosan

Standar saiki ISO / IEC18000-6 saka tag pasif UHF RFID kalebu sistem komunikasi burst.Kanggo tag pasif, ora ana sinyal sing dikirim sajrone wektu nampa.Senajan periode respon nampa gelombang operator, iku padha karo ndarbeni sumber osilasi, supaya bisa dianggep minangka karya prasaja.cara.Kanggo aplikasi iki, yen periode panrima digunakake minangka periode pangisian daya saka kapasitor panyimpenan energi, lan periode respon punika periode discharging saka kapasitor panyimpenan energi, jumlah witjaksono daya lan discharge kanggo njaga imbangan saka sumber lan dikarepake dadi. kondisi sing perlu kanggo njaga operasi normal saka sistem.Bisa dingerteni saka mekanisme sumber daya saka tag pasif UHF RFID sing kasebut ing ndhuwur yen sumber daya tag pasif UHF RFID dudu sumber saiki sing tetep utawa sumber tegangan konstan.Nalika kapasitor panyimpenan energi tag diisi menyang voltase sing luwih dhuwur tinimbang voltase kerja normal sirkuit, sumber daya diwiwiti;nalika kapasitor panyimpenan energi tag dibuwang menyang voltase luwih murah tinimbang voltase operasi normal sirkuit, sumber daya mandheg.

Kanggo komunikasi bledosan, kayata antarmuka udara UHF RFID tag pasif, pangisian daya bisa diisi sadurunge tag ngirim respon bledosan, cukup kanggo mesthekake yen voltase cukup bisa dijaga nganti respon rampung.Mulane, saliyane radiasi frekuensi radio sing cukup kuat sing bisa ditampa dening tag, chip uga kudu duwe kapasitansi on-chip sing cukup gedhe lan wektu ngisi daya sing cukup suwe.Konsumsi daya respon tag lan wektu nanggepi uga kudu diadaptasi.Amarga jarak antarane tag lan maca, wektu nanggepi beda, area kapasitor panyimpenan energi diwatesi lan faktor liyane, bisa uga angel ngimbangi pasokan lan panjaluk ing divisi wektu.

(2) Mode sumber daya ngambang kanggo komunikasi terus-terusan

Kanggo komunikasi sing terus-terusan, kanggo njaga sumber daya sing ora diganggu saka kapasitor panyimpenan energi, kudu dibuwang lan diisi bebarengan, lan kacepetan ngisi daya padha karo kacepetan mbuwang, yaiku, kapasitas sumber daya tetep sadurunge. komunikasi kasebut mandheg.

Divisi kode tag pasif identifikasi frekuensi radio lan UHF RFID tag pasif standar saiki ISO / IEC18000-6 duwe ciri umum.Status panampa tag kudu didemodulasi lan didekode, lan status respon kudu dimodulasi lan dikirim.Mulane, kudu dirancang miturut komunikasi sing terus-terusan.Tag sistem catu daya chip.Supaya tingkat pangisian daya padha karo tingkat pangisi daya, umume energi sing ditampa dening tag kudu digunakake kanggo ngisi daya.

Sumber daya RF sing dienggo bareng

1. RF ngarep-mburi kanggo tags pasif

Tag pasif ora mung digunakake minangka sumber daya saka tag lan kertu pos kanggo energi frekuensi radio saka pembaca, nanging sing luwih penting, transmisi sinyal instruksi saka maca menyang tag lan transmisi sinyal respon saka tag menyang maca yaiku. diwujudake liwat transmisi data nirkabel.Energi frekuensi radio sing ditampa dening tag kudu dipérang dadi telung bagéan, sing mungguh digunakake kanggo chip kanggo netepake sumber daya, demodulate sinyal (kalebu sinyal printah lan jam sinkronisasi) lan nyedhiyani operator respon.

Mode kerja saka UHF RFID standar saiki nduweni karakteristik ing ngisor iki: saluran downlink nganggo mode siaran, lan saluran uplink nggunakake mode multi-tag nuduhake respon urutan saluran siji.Mulane, ing babagan transmisi informasi, kalebu mode operasi simplex.Nanging, amarga tag dhewe ora bisa nyedhiyani operator transmisi, respon tag kudu nyedhiyani operator karo bantuan saka maca.Mulane, nalika tag nanggapi, minangka adoh minangka negara ngirim, loro ends komunikasi ing negara digunakake duplex.

Ing negara kerja sing beda-beda, unit sirkuit sing ditindakake kanthi tag beda-beda, lan daya sing dibutuhake kanggo unit sirkuit sing beda-beda uga beda.Kabeh daya asalé saka energi frekuensi radio ditampa dening tag.Mula, perlu kanggo ngontrol distribusi energi RF kanthi wajar lan yen cocog.

2. Aplikasi energi RF ing jam kerja sing beda

Nalika tag lumebu ing lapangan RF maca lan wiwit mbangun daya, ana prakara apa sinyal maca ngirim ing wektu iki, tag bakal nyuplai kabeh energi RF ditampa menyang sirkuit rectifier voltase-dobel kanggo ngisi kapasitor panyimpenan energi on-chip. , kanthi mangkono nggawe sumber daya chip.

Nalika pamaca ngirimake sinyal printah, sinyal transmisi maca minangka sinyal sing dikode dening data printah lan amplitudo sing dimodulasi dening urutan spektrum panyebaran.Ana komponen operator lan komponen sideband makili data printah lan nyebarake urutan spektrum ing sinyal ditampa dening tag.Total energi, energi operator, lan komponen sideband saka sinyal sing ditampa ana hubungane karo modulasi.Ing wektu iki, komponen modulasi digunakake kanggo ngirim informasi sinkronisasi printah lan urutan spektrum panyebaran, lan energi total digunakake kanggo ngisi kapasitor panyimpenan energi on-chip, kang bebarengan wiwit nyuplai daya kanggo on-chip. sirkuit ekstraksi sinkronisasi lan unit sirkuit demodulasi sinyal perintah.Mulane, sajrone wektu maca ngirim instruksi, energi frekuensi radio sing ditampa dening tag digunakake kanggo tag supaya terus diisi, ngekstrak sinyal sinkronisasi, demodulasi lan ngenali sinyal instruksi.Kapasitor panyimpenan energi tag ana ing negara sumber daya ngambang.

Nalika tag nanggapi kanggo maca, sinyal ditularaké saka maca sinyal sing modulated dening amplitudo saka panyebaran spektrum panyebaran chip chip rate sub-tingkat jam.Ing sinyal ditampa dening tag, ana komponen operator lan komponen sideband makili panyebaran spektrum chip rate jam sub-tingkat.Ing wektu iki, komponen modulasi digunakake kanggo ngirim informasi tingkat chip lan jam tingkat saka urutan spektrum panyebaran, lan energi total digunakake kanggo ngisi kapasitor panyimpenan energi on-chip lan modulate data ditampa lan ngirim respon kanggo maca.Sirkuit ekstraksi sinkronisasi chip lan daya suplai unit sirkuit modulasi sinyal respon.Mulane, sak periode nalika maca nampa respon, tag nampa energi frekuensi radio lan digunakake kanggo tag kanggo terus ngisi daya, sinyal sinkronisasi chip dijupuk lan data respon modulated lan respon dikirim.Kapasitor panyimpenan energi tag ana ing negara sumber daya ngambang.

Singkatipun, saliyane kanggo tag ngetik lapangan RF maca lan miwiti kanggo netepake periode sumber daya, tag bakal nyuplai kabeh energi RF ditampa menyang sirkuit rectifier pindho voltase kanggo ngisi kapasitor panyimpenan energi on-chip, saéngga netepake. sumber daya chip.Sabanjure, tag kasebut njupuk sinkronisasi saka sinyal frekuensi radio sing ditampa, nindakake demodulasi perintah, utawa modulasi lan ngirim data respon, kabeh nggunakake energi frekuensi radio sing ditampa.

3. syarat energi RF kanggo aplikasi beda

(1) Syarat energi RF kanggo transmisi daya nirkabel

Transfer daya nirkabel netepake sumber daya kanggo tag, supaya mbutuhake loro voltase cekap kanggo drive sirkuit chip, lan daya cekap lan kemampuan sumber daya terus.

Pasokan daya transmisi daya nirkabel yaiku kanggo netepake sumber daya kanthi nampa energi medan RF saka maca lan rectification tikel voltase nalika tag ora duwe sumber daya.Mulane, sensitivitas panrima diwatesi dening gulung voltase tabung dioda deteksi ngarep-mburi.Kanggo Kripik CMOS, sensitivitas panrima rectification pindho voltase Antarane -11 lan -0.7dBm, iku bottleneck tag pasif.

(2) Syarat energi RF kanggo deteksi sinyal sing ditampa

Nalika rectification tikel voltase netepake sumber daya chip, tag kudu dibagi bagean saka energi frekuensi radio ditampa kanggo nyedhiyani sirkuit deteksi sinyal, kalebu deteksi sinyal printah lan deteksi jam sinkron.Amarga deteksi sinyal dileksanakake ing kondisi sing sumber daya saka tag wis ditetepake, sensitivitas demodulasi ora diwatesi dening drop voltase saka tabung diode deteksi ngarep-mburi, supaya sensitivitas panrima luwih dhuwur tinimbang daya nirkabel. transmisi nampa sensitivitas, lan belongs kanggo deteksi amplitudo sinyal, lan ora ana requirement kekuatan daya.

(3) syarat energi RF kanggo nanggepi tag

Nalika tag nanggapi ngirim, saliyane kanggo ndeteksi jam sinkron, uga kudu nindakake modulasi pseudo-PSK ing operator ditampa (ngemot amplop modulasi jam) lan éling transmisi mbalikke.Ing wektu iki, tingkat daya tartamtu dibutuhake, lan regane gumantung ing kadohan saka maca kanggo tag lan sensitivitas maca kanggo nampa.Wiwit lingkungan kerja maca ngidini nggunakake desain sing luwih rumit, panrima bisa ngetrapake desain ngarep-mburi sing kurang swara, lan identifikasi frekuensi radio divisi kode nggunakake modulasi spektrum panyebaran, uga gain spektrum lan gain sistem PSK. , sensitivitas maca bisa uga dirancang kanggo cukup dhuwur.Supaya syarat kanggo sinyal bali saka label cukup suda.

Kanggo nyimpulake, daya frekuensi radio sing ditampa dening tag kasebut utamane diparengake minangka energi rectification doubler voltase transmisi daya nirkabel, banjur jumlah level deteksi sinyal tag sing cocog lan jumlah energi modulasi bali sing cocog kanggo entuk energi sing cukup. distribusi lan mesthekake daya terus-terusan saka kapasitor panyimpenan energi.punika desain bisa lan cukup.

Bisa dideleng yen energi frekuensi radio sing ditampa dening tag pasif nduweni macem-macem syarat aplikasi, saengga desain distribusi daya frekuensi radio dibutuhake;syarat aplikasi energi frekuensi radio ing wektu kerja sing beda-beda, mula kudu duwe desain distribusi daya frekuensi radio miturut kabutuhan periode kerja sing beda;Aplikasi sing beda-beda duwe syarat sing beda kanggo energi RF, ing antarane transmisi daya nirkabel mbutuhake daya paling akeh, mula alokasi daya RF kudu fokus ing kabutuhan transmisi daya nirkabel.

Tag pasif UHF RFID nggunakake transmisi daya nirkabel kanggo nggawe sumber daya tag.Mulane, efisiensi sumber daya banget kurang lan kemampuan sumber daya banget.Chip tag kudu dirancang kanthi konsumsi daya sing sithik.Sirkuit chip didhukung dening ngisi daya lan ngeculake kapasitor panyimpenan energi on-chip.Mulane, kanggo mesthekake operasi terus label, kapasitor panyimpenan energi kudu terus-terusan diisi.Energi frekuensi radio sing ditampa dening tag nduweni telung aplikasi sing beda: rectification dobel voltase kanggo sumber daya, resepsi lan demodulasi sinyal printah, lan modulasi lan transmisi sinyal respon.Antarane wong-wong mau, sensitivitas panrima rectification pindho voltase diwatesi dening gulung voltase saka diode rectifier, kang dadi antarmuka online.kemacetan.Kanggo alasan iki, resepsi sinyal lan demodulasi lan modulasi lan transmisi sinyal respon minangka fungsi dhasar sing kudu dipastiake sistem RFID.Sing kuwat kemampuan sumber daya saka tag rectifier doubler voltase, produk liyane competitive.Mula, kritéria kanggo nyebarake energi RF sing ditampa kanthi rasional ing desain sistem tag yaiku nambah pasokan energi RF kanthi rectification doubler voltase sabisa-bisa ing premis kanggo njamin demodulasi sinyal sing ditampa lan transmisi respon. sinyal.