Nûçe

Wekî beşa herî bingehîn a teknolojiya Înterneta Tiştan a pasîf, etîketên pasîf UHF RFID bi berfirehî di hejmareke mezin a sepanan de wekî firotgeha supermarket, lojîstîk û ambaran, arşîvên pirtûkan, şopandina li dijî sextekariyê, hwd. Tenê di sala 2021-an de, gerdûnî mîqdara barkirinê ji 20 milyar zêdetir e.Di serîlêdanên pratîkî de, bi rastî çîpê taga pasîf UHF RFID ji bo peydakirina hêzê bi çi ve girêdayî ye?

Taybetmendiyên dabînkirina hêzê ya taga pasîf a UHF RFID

1. Powered by hêza wireless

Veguhestina hêza bêtêl bikaranîna tîrêjên elektromagnetîk ên bêhêl e ku enerjiya elektrîkê ji cîhek cîhek din veguhezîne.Pêvajoya xebatê ew e ku enerjiya elektrîkê bi guheztina frekansa radyoyê veguhezîne enerjiya frekansa radyoyê, û enerjiya frekansa radyoyê bi riya antenna veguheztinê veguhezîne enerjiya qada elektromagnetîk a radyoyê.Enerjiya qada elektromagnetîk a radyoyê di nav fezayê de belav dibe û digihîje antenna wergir, dûv re ji hêla antena wergir ve vedigere enerjiya frekansa radyoyê, û pêla tespîtkirinê dibe enerjiya DC.

Di sala 1896 de, Îtalî Guglielmo Marchese Marconi radyo îcad kir, ku têgihîştina veguhestina sînyalên radyoyê li fezayê kir.Di sala 1899 de, Amerîkî Nikola Tesla ramana karanîna veguheztina hêza bêtêl pêşniyar kir, û antenna ku 60 m bilind e, înduktasyona ku di binê jêrîn de barkirî ye, kapasîteya ku li jor li Colorado hatî barkirin, bi karanîna frekansa 150 kHz bikar tîne da ku 300 kW hêzê derxe.Ew li ser dûrahiyek heya 42 km vediguhezîne, û di dawiya wergirtinê de 10 kW hêza wergirtina bêtêl werdigire.

Dabînkirina hêza taga pasîf a UHF RFID vê ramanê dişopîne, û xwendevan bi riya frekansa radyoyê hêzê dide tagê.Lêbelê, di navbera dabînkirina hêza taga pasîf a UHF RFID û ceribandina Tesla de cûdahiyek pir mezin heye: frekansa nêzîkê deh hezar carî zêde ye, û mezinahiya antenna bi hezar carî kêm dibe.Ji ber ku windabûna ragihandina bêtêlê bi çargoşeya frekansê re û bi çargoşeya dûrbûnê re têkildar e, diyar e ku zêdebûna windabûna ragihandinê pir mezin e.Moda belavkirina bêtêlê ya herî hêsan belavkirina cîhê belaş e.Wendabûna belavbûnê berevajî hevberê çargoşeya dirêjahiya pêla belavbûnê ye û bi çargoşeya dûrbûnê re berevajî ye.Wendabûna belavbûna cîhê azad LS=20lg(4πd/λ) e.Ger yekeya dûrahiya d m û yekeya frekansa f MHz be, wê demê LS= -27,56+20lgd+20lgf.

Pergala UHF RFID li ser bingeha mekanîzmaya veguheztina hêza wireless ye.Etîketa pasîf dabînkirina hêza xwe nîne.Pêdivî ye ku ew enerjiya frekansa radyoyê ya ku ji hêla xwendevan ve hatî derxistin werbigire û bi rastkirina ducarkirina voltajê dabînkirina hêzek DC saz bike, ku tê vê wateyê ku bi pompeya barkirinê ya Dickson ve dabînkirina hêzek DC saz bike.

Dûrahiya ragihandinê ya pêvekirî ya pêwendiya hewayê ya UHF RFID bi giranî ji hêla hêza veguheztina xwendevan û windabûna belavkirina bingehîn li cîhê ve tê destnîşankirin.Hêza ragihandinê ya xwendevana RFID ya UHF bi gelemperî bi 33dBm ve sînorkirî ye.Ji formula windabûna belavkirinê ya bingehîn, paşguhkirina windahiyên din ên gengaz, hêza RF-ya ku bi riya veguheztina hêza bêtêlê digihîje tagê dikare were hesibandin.Têkiliya di navbera dûrahiya ragihandinê ya pêwendiya hewayê UHF RFID û windabûna belavkirina bingehîn û hêza RF ya ku digihîje tagê di tabloyê de têne destnîşan kirin:

Ji tabloyê tê dîtin ku veguheztina hêza bêserûber UHF RFID xwedan taybetmendiyên windabûna mezin a veguheztinê ye.Ji ber ku RFID bi qaîdeyên ragihandina dûr-kurt neteweyî re tevdigere, hêza veguheztina xwendevan sînordar e, ji ber vê yekê tag dikare hêza kêm peyda bike.Her ku dûrahiya danûstendinê zêde dibe, enerjiya frekansa radyoyê ku ji hêla taga pasîf ve hatî wergirtin li gorî frekansê kêm dibe, û kapasîteya dabînkirina hêzê bi lez kêm dibe.

2. Pêkanîna hêzê bi barkirin û derxistina kapasîteyên hilanîna enerjiyê yên li ser-çîpê bicîh bikin

(1) Taybetmendiyên bargiran û dakêşanê yên kapasîtor

Etîketên pasîf veguheztina hêza bêserûber bikar tînin da ku enerjiyê werbigirin, wê veguherînin voltaja DC, kapasîteyên li ser-çîpê barkirin û hilînin, û dûv re bi vekêşanê ve hêzê ji barkirinê re peyda bikin.Ji ber vê yekê, pêvajoya dabînkirina hêzê ya tagên pasîf pêvajoya barkirin û dakêşana kapasîtorê ye.Pêvajoya sazkirinê pêvajoyek barkirinê ya paqij e, û pêvajoya dabînkirina hêzê pêvajoyek dakêşanê û lêvegerê ye.Pêdivî ye ku barkirina pêvek berî ku voltaja dakêşanê bigihîje voltaja dabînkirina çîpê ya hindiktirîn dest pê bike.

(2) Parametreyên barkirin û dakêşanê yên kapasîtor

1) Parametreyên barkirinê

Dirêjahiya dema barkirinê: tC=RC×C

Voltaja barkirinê:

tîrêjê barkirinê:

ku RC berxwedêra barkirinê ye û C kondensatorê hilanîna enerjiyê ye.

2) Parametreyên dakêşanê

Dirêjahiya dema dakêşanê: τD=RD×C

Voltaja dakêşanê:

Hêza dakêşanê:

Di formulê de, RD berxwedana dakêşanê ye, û C kapasîtorê hilanîna enerjiyê ye.

Ya jorîn taybetmendiyên dabînkirina hêzê yên tagên pasîf nîşan dide.Ew ne çavkaniyek voltaja domdar û ne jî çavkaniyek heyama domdar e, lê barkirin û dakêşana kapasîteya hilanîna enerjiyê ye.Dema ku kapasîteya hilanîna enerjiyê ya li ser-çîpê li jor voltaja xebatê V0 ya çerxa çîpê tê barkirin, ew dikare hêzê bide tagê.Dema ku kondensatorê hilanîna enerjiyê dest bi dabînkirina hêzê dike, voltaja dabînkirina hêza wê dest pê dike dakeve.Dema ku ew dikeve binê voltaja xebitandina çîpê V0, kapasîteya hilanîna enerjiyê kapasîteya xweya dabînkirina hêzê winda dike û çîp nikare xebata xwe bidomîne.Ji ber vê yekê, nîşana pêwendiya hewayê divê xwedan kapasîteya têr be ku tagê ji nû ve dakêşe.

Tê dîtin ku moda dabînkirina hêzê ya tagên pasîf ji bo taybetmendiyên danûstendina teqînê maqûl e, û dabînkirina hêzê ya tagên pasîf jî hewceyê piştevaniya barkirina domdar e.

3 Balansa peyda û daxwazê

Dabînkirina elektrîkê ya barkirinê rêyek din a dabînkirina hêzê ye, û kapasîteya dabînkirina hêzê ya barkirinê li gorî kapasîteya dakêşanê tête adaptekirin.Lê wan hemî pirsgirêkek hevpar heye, ango dabînkirina hêzê ya tagên pasîf UHF RFID hewce dike ku peyda û daxwazê ​​hevseng bike.

(1) Ji bo pêwendiya teqînê moda dabînkirina hêzê ya hevsengiya peyda û daxwazê

Standarda heyî ISO/IEC18000-6 ya tagên pasîf UHF RFID girêdayî pergala ragihandinê ya teqînê ye.Ji bo etîketên pasîf, di heyama wergirtinê de îşaretek nayê şandin.Her çend heyama bersivê pêla hilgir distîne jî, ew bi bidestxistina çavkaniya oscilasyonê re wekhev e, ji ber vê yekê ew dikare wekî xebata hêsan were hesibandin.Rê.Ji bo vê serîlêdanê, heke heyama wergirtinê wekî heyama barkirinê ya kapasîteya hilanîna enerjiyê were bikar anîn, û heyama bersivê heyama dakêşana kapasîteya hilanîna enerjiyê ye, mîqdara barkirin û dakêşanê ya ji bo domandina hevsengiya peyda û daxwazê ​​dibe şertek pêwîst ji bo domandina xebata normal ya pergalê.Ji mekanîzmaya dabînkirina hêzê ya taga pasîf a UHF RFID ya jorîn tê zanîn ku dabînkirina hêzê ya taga pasîf UHF RFID ne çavkaniyek domdar a heyî û ne jî çavkaniyek voltaja domdar e.Dema ku kondensatorê hilanîna enerjiyê ya tagê bi voltaja ji voltaja xebata normal a çerxê bilindtir tê barkirin, dabînkirina hêzê dest pê dike;dema ku kondensatora hilanîna enerjiyê ya tagê ji voltaja xebitandina normal a dorhêlê kêmtir dibe, dabînkirina hêzê tê sekinandin.

Ji bo danûstendina teqînê, wek pêwendiya hewayê ya pasîf UHF RFID, berî ku tag bersivek teqandinê bişîne, bar dikare were barkirin, têra ku pê ewle bibe ku heya ku bersiv biqede voltaja têr were domandin.Ji ber vê yekê, ji bilî tîrêjiya frekansa radyoyê ya têra xwe bihêz a ku tag dikare werbigire, pêdivî ye ku çîp jî xwedan kapasîteya ser-çîpê ya têra xwe mezin û demek barkirinê têra xwe dirêj be.Pêdivî ye ku xerckirina hêza bersiva tagê û dema bersivê jî were adaptekirin.Ji ber dûrbûna di navbera tag û xwendevan de, dema bersivê cûda ye, qada kapasîteya hilanîna enerjiyê sînordar e û faktorên din, dibe ku di dabeşkirina demê de hevsengkirina peyda û daxwazê ​​dijwar be.

(2) Ji bo pêwendiya domdar moda dabînkirina hêzê ya pêvekirî

Ji bo danûstendina domdar, ji bo domandina dabînkirina hêzê ya bênavber a kapasîtorê hilanîna enerjiyê, pêdivî ye ku ew di heman demê de were dakêşandin û barkirin, û leza barkirinê mîna leza dakêşanê ye, ango kapasîteya dabînkirina hêzê berî tê domandin. danûstandin bi dawî dibe.

Nasnameya frekansa radyoyê ya dabeşkirina koda taga pasîf û standarda niha ya ISO/IEC18000-6 taga pasîf UHF RFID xwedî taybetmendiyên hevpar in.Pêdivî ye ku dewleta wergirtina tagê bê demodulasyon û deşîfrekirin, û dewleta bersivê jî pêdivî ye ku were modul kirin û şandin.Ji ber vê yekê, divê li gorî pêwendiya domdar were sêwirandin.Sîstema dabînkirina hêzê ya çîpê tag.Ji bo ku rêjeya barkirinê mîna rêjeya dakêşanê be, divê piraniya enerjiya ku ji hêla tagê ve tê wergirtin ji bo barkirinê were bikar anîn.

Çavkaniyên RF yên hevpar

1. RF-end-end ji bo tagên pasîf

Etîketên pasîf ne tenê wekî çavkaniya hêza tag û kartpostalan ji enerjiya frekansa radyoyê ji xwendevanan re têne bikar anîn, lê ya girîngtir, veguheztina nîşana rêwerzan ji xwendevanê berbi tagê û veguheztina nîşana bersivê ji tagê ji xwendevan re têne bikar anîn. bi veguheztina daneya bêtêl ve tê fêm kirin.Pêdivî ye ku enerjiya frekansa radyoyê ya ku ji hêla tagê ve hatî wergirtin li sê beşan were dabeş kirin, ku bi rêzê ve ji bo çîpê têne bikar anîn da ku dabînkirina hêzê saz bike, sînyalê hilweşîne (tevî sînyala fermanê û demjimêra hevdemkirinê) û hilgirê bersivê peyda bike.

Moda xebatê ya UHF RFID-ya standard ya heyî xwedî taybetmendiyên jêrîn e: kanala dakêşanê moda weşanê qebûl dike, û kanala uplink awayê parvekirina pir-tag-ê bersiva rêza yek-kanalê qebûl dike.Ji ber vê yekê, di warê veguheztina agahdariyê de, ew di moda xebitandinê ya hêsan de ye.Lêbelê, ji ber ku tag bixwe nikare hilgirê veguheztinê peyda bike, pêdivî ye ku bersiva tagê bi alîkariya xwendevan re peyda bike.Ji ber vê yekê, dema ku tag bersivê dide, bi qasî ku dewleta şandî têkildar e, her du dawiya ragihandinê di rewşek xebatê ya dupleks de ne.

Di rewşên cihêreng ên xebatê de, yekîneyên dorhêlê yên ku ji hêla tagê ve têne xebitandin cûda ne, û hêza ku ji bo xebitandina yekîneyên ciyawaz ên cûda hewce dike jî cûda ye.Hemî hêz ji enerjiya frekansa radyoyê ya ku ji hêla tagê ve hatî wergirtin tê.Ji ber vê yekê, pêdivî ye ku belavkirina enerjiya RF-ê bi maqûl û dema ku pêdivî ye were kontrol kirin.

2. Serîlêdana enerjiya RF di demjimêrên xebatê yên cûda de

Dema ku etîket dikeve qada RF ya xwendevan û dest bi çêkirina hêzê dike, ferq nake ku xwendevan di vê demê de çi sînyalê dişîne, etîket dê hemî enerjiya RF-ya wergirtî bide çerxa rastkerê ducarkirina voltaja da ku kapasîteya hilanîna enerjiyê ya li ser-çîpê bar bike. , bi vî rengî dabînkirina hêza çîpê saz dike.

Dema ku xwendevan sînyala fermanê vediguhezîne, îşaretek veguheztina xwendevan sînyalek e ku ji hêla daneya fermanê ve hatî kod kirin û amplitude ji hêla rêzika spektruma belavbûyî ve hatî modul kirin.Di sînyala ku ji hêla tagê ve hatî wergirtin de hêmanên hilgirê û hêmanên kêlekê hene ku daneya fermanê û rêzikên spektrîkê belav dikin.Enerjiya tevayî, enerjiya hilgirê, û pêkhateyên kêlekê yên sînyala wergirtî bi modulasyonê ve girêdayî ne.Di vê demê de, hêmana modulasyonê ji bo veguheztina agahdariya hevdengkirinê ya fermanê û rêzika spekulê ya belavbûyî tê bikar anîn, û enerjiya tevahî tê bikar anîn da ku kapasîteya hilanîna enerjiyê ya li ser-çîpê bar bike, ku di heman demê de dest bi peydakirina hêzê li ser-çîpê dike. çerxa derxistina hevdemkirinê û yekîneya çerxa demodulasyona sînyala fermanê.Ji ber vê yekê, di heyama ku xwendevan rêwerzek dişîne, enerjiya frekansa radyoyê ya ku ji hêla tagê ve hatî wergirtin tê bikar anîn da ku tag barkirinê bidomîne, sînyala hevdemkirinê derxe, demodul bike û nîşana rêwerzê nas bike.Kapasîtorê hilanîna enerjiyê ya tagê di rewşek dabînkirina hêzê ya barkirinê de ye.

Dema ku etîket bersivê dide xwendevanê, îşaretek veguhestî ya xwendevan sînyalek e ku ji hêla amplitude ya rêjeya rêjeya çîpê ya berbelavbûnê ya spektura belavbûyî ve tête modul kirin.Di sînyala ku ji hêla tagê ve hatî wergirtin de, hêmanên hilgirê û hêmanên kêlekê hene ku demjimêra rêjeya binerdê ya çîpê ya belavbûyî temsîl dikin.Di vê demê de, hêmana modulasyonê ji bo veguheztina rêjeya çîpê û agahdariya demjimêra rêjeya ya rêzika belavbûnê tê bikar anîn, û enerjiya tevayî tê bikar anîn da ku kapasîteya hilanîna enerjiyê ya li ser-çîpê bar bike û daneyên wergirtî modul bike û bersivek bişîne. Xwîner.Qada derxistina hevdemkirina çîpê û yekîneya dora modulasyona sînyala bersivê hêzê peyda dikin.Ji ber vê yekê, di heyama ku xwendevan bersivê distîne, etîket enerjiya frekansa radyoyê distîne û ji bo domandina barkirinê tagê tê bikar anîn, sînyala hevdemkirina çîpê tê derxistin û daneya bersivê tê modul kirin û bersiv tê şandin.Kapasîtorê hilanîna enerjiyê ya tagê di rewşek dabînkirina hêzê ya barkirinê de ye.

Bi kurtasî, ji bilî ku etîket bikeve qada RF ya xwendevan û dest bi damezrandina heyamek dabînkirina hêzê bike, tag dê hemî enerjiya RF-ya wergirtî bide çerxek rastkerê ducarkirina voltaja da ku kapasîteya hilanîna enerjiyê ya li ser-çîpê bar bike, bi vî rengî saz dike. dabînkirina hêza chip.Dûv re, tag hevdemkirinê ji sînyala frekansa radyoyê ya wergirtî derdixe, demodulasyona fermanê pêk tîne, an daneyên bersivê modul dike û dişîne, ku hemî jî enerjiya frekansa radyoyê ya wergirtî bikar tînin.

3. Pêdiviyên enerjiya RF ji bo serîlêdanên cuda

(1) Pêdiviyên enerjiya RF-ê ji bo veguheztina hêza wireless

Veguheztina hêza bêtêl dabînkirina hêzê ji bo tagê saz dike, ji ber vê yekê hem voltaja têr ji bo ajotina çerxa çîpê hewce dike, hem jî hêza têr û kapasîteya dabînkirina hêzê ya domdar hewce dike.

Dabînkirina hêzê ya veguheztina hêza bêserûber ev e ku bi wergirtina enerjiya qada RF ya xwendevan û rastkirina ducarkirina voltajê dema ku tag dabînkirina hêzê tune be dabînkirina hêzê saz bike.Ji ber vê yekê, hesasiyeta wergirtina wê ji hêla daketina voltaja ya lûleya dîodê ya tespîtkirina pêş-endê ve sînorkirî ye.Ji bo çîpên CMOS, hesasiyeta wergirtina rastkirina duqatkirina voltaja Di navbera -11 û -0.7dBm de ye, ew kêşeya tagên pasîf e.

(2) Pêdiviyên enerjiya RF-ê ji bo tespîtkirina sînyala wergirtî

Dema ku rastkirina ducarkirina voltajê dabînkirina hêza çîpê saz dike, pêdivî ye ku tag beşek ji enerjiya frekansa radyoyê ya wergirtî dabeş bike da ku qonaxek vedîtina nîşanê peyda bike, di nav de tespîtkirina sînyala fermanê û tespîtkirina demjimêra hevdem.Ji ber ku vedîtina sînyalê di bin şerta ku dabînkirina hêzê ya tagê hatîye saz kirin de tête kirin, hesasiya demodulasyonê bi daketina voltaja lûleya dîodê ya vedîtina paşîn ve nayê sînordar kirin, ji ber vê yekê hesasiya wergirtinê ji hêza bêtêlê pirtir e. hesasiyeta wergirtina veguheztinê, û ew ji vedîtina amplituda sînyalê ve girêdayî ye, û hewcedariya hêza hêzê tune.

(3) Pêdiviyên enerjiya RF ji bo bersiva tagê

Dema ku etîket bersivê dide şandinê, ji bilî tespîtkirina demjimêra hevdem, ew di heman demê de pêdivî ye ku modulasyona pseudo-PSK-ê li ser hilgirê wergirtî jî bike (ku zerfa modulasyona demjimêrê vedihewîne) û veguheztina berevajî fêm bike.Di vê demê de, astek hêzek diyarkirî hewce ye, û nirxa wê bi dûrbûna xwendevan ji tag û hestiyariya xwendevan a wergirtinê ve girêdayî ye.Ji ber ku hawîrdora xebatê ya xwendevan destûrê dide karanîna sêwiranên tevlihevtir, wergir dikare sêwiranek pêş-dawiya kêm-deng bicîh bîne, û nasnama frekansa radyoyê ya dabeşkirina kod modulasyona spektura berbelavkirî, û her weha destkeftiya spekrûmê belavkirî û qezenca pergala PSK bikar tîne. , dibe ku hesasiyeta xwendevan bi têra xwe bilind were sêwirandin.Ji ber vê yekê hewcedariyên ji bo nîşana vegerê ya labelê têra xwe kêm dibin.

Bi kurtî, hêza frekansa radyoyê ya ku ji hêla tagê ve hatî wergirtin bi gelemperî wekî enerjiya rastkirina voltaja veguheztina hêza bêserûber tê veqetandin, û dûv re mîqdara guncan a asta tespîtkirina nîşana tagê û mîqdara guncav a enerjiya modulasyona vegerê tê veqetandin da ku bigihîje enerjiyek maqûl. belavkirin û şarjkirina domdar a kapasîteya hilanîna enerjiyê misoger dike.sêwiranek gengaz û maqûl e.

Tê dîtin ku enerjiya frekansa radyoyê ya ku ji hêla tagên pasîf ve hatî wergirtin xwedan daxwazên cihêreng ên serîlêdanê ye, ji ber vê yekê sêwirana belavkirina hêza frekansa radyoyê hewce ye;hewcedariyên serîlêdana enerjiya frekansa radyoyê di serdemên xebatê yên cihêreng de cûda ne, ji ber vê yekê pêdivî ye ku sêwirana belavkirina hêza frekansa radyoyê li gorî hewcedariyên demên cûda yên xebatê hebe;Serîlêdanên cihêreng ji bo enerjiya RF-ê hewcedariyên cihêreng hene, di nav wan de veguheztina hêza bêserûber herî zêde hêz hewce dike, ji ber vê yekê veqetandina hêza RF-ê divê li ser hewcedariyên veguheztina hêza bêtêl hûr bibe.

Etîketên pasîf UHF RFID veguhestina hêza bêserûber bikar tînin da ku dabînkerek elektrîkê ya tagê saz bikin.Ji ber vê yekê, karbidestiya dabînkirina hêzê pir kêm e û kapasîteya dabînkirina hêzê pir qels e.Divê çîpê tagê bi xerckirina hêza kêm were sêwirandin.Dora çîpê bi şarjkirin û daxistina kapasîteya hilanîna enerjiyê ya li ser-çîpê tê hêz kirin.Ji ber vê yekê, ji bo ku xebata domdar a labelê were misoger kirin, pêdivî ye ku kapasîtorê hilanîna enerjiyê bi domdarî were barkirin.Enerjiya frekansa radyoyê ku ji hêla tagê ve hatî wergirtin sê sepanên cihêreng hene: rastkirina voltaja-ducarî ji bo dabînkirina hêzê, wergirtina sînyala fermanê û demodulasyon, û modulasyon û veguheztina nîşana bersivê.Di nav wan de, hesasiyeta wergirtinê ya rastkirina voltaja-ducarkirinê ji hêla daketina voltaja dîoda rastker ve, ku dibe navgînek hewayê, tê sînordar kirin.bottleneck.Ji ber vê yekê, wergirtina sînyalê û demodulasyon û modulasyon û veguheztina nîşana bersivê fonksiyonên bingehîn in ku pergala RFID divê bicîh bike.Her ku şiyana dabînkirina hêzê ya etîketa rastkerê ducarker a voltaja bihêztir be, hilber ew qas pêşbaztir e.Ji ber vê yekê, pîvana belavkirina mentiqî ya enerjiya RF-ya wergirtî di sêwirana pergala tagê de ev e ku bi rastkirina ducarkerê voltaja bi qasî ku gengaz be li ser pêşbîniya misogerkirina demodulasyona sînyala wergirtî û veguheztina bersivê dabînkirina enerjiya RF-yê zêde bike. nîşan.