Жаңылыктар

Нерселердин пассивдүү Интернет технологиясынын эң негизги бөлүгү катары, UHF RFID пассивдүү тэгдери супермаркеттин чекене соодасы, логистика жана кампа, китеп архивдери, контрафакттык көз салуу ж.б. сыяктуу көптөгөн тиркемелерде кеңири колдонулуп келет. жеткирүү көлөмү 20 миллиарддан ашык.Практикалык колдонмолордо UHF RFID пассивдүү тегинин чиптери энергия менен камсыз кылуу үчүн эмнеге таянат?

UHF RFID пассивдүү тегинин энергия менен камсыздоо мүнөздөмөлөрү

1. Зымсыз кубат менен иштейт

Зымсыз электр энергиясы электр энергиясын бир жерден экинчи жерге өткөрүү үчүн зымсыз электромагниттик нурланууну пайдалануу болуп саналат.Жумуш процесси электр энергиясын радио жыштык термелүү аркылуу радио жыштык энергиясына айландырууда, ал эми радио жыштык энергиясы берүү антеннасы аркылуу радиоэлектромагниттик талаанын энергиясына айландырылат.Радио электромагниттик талаанын энергиясы мейкиндикте таралып, кабыл алуучу антеннага жетет, андан кийин ал кабыл алуучу антенна аркылуу кайра радио жыштык энергиясына айланат, ал эми аныктоо толкуну туруктуу ток энергиясына айланат.

1896-жылы италиялык Guglielmo Marchese Marconi космоско радиосигналдарды берүүнү ишке ашырган радиону ойлоп тапкан.1899-жылы америкалык Никола Тесла зымсыз электр өткөргүчтү колдонуу идеясын сунуштап, 300 кВт кубаттуулукту киргизүү үчүн 150 кГц жыштык менен Колорадо штатында бийиктиги 60 м болгон, индуктивдүүлүгү боттон жүктөлгөн, сыйымдуулугу жогору болгон антеннаны орноткон.Ал 42 кмге чейинки аралыкка өткөрөт жана кабыл алуучу тарапта 10 кВт зымсыз кабыл алуу күчүн алат.

UHF RFID пассивдүү тегинин электр энергиясы бул идеяны ээрчийт жана окурман тегди радио жыштык аркылуу энергия менен камсыздайт.Бирок, UHF RFID пассивдүү теги менен Тесла сынагынын ортосунда чоң айырма бар: жыштыгы дээрлик он миң эсе жогору, антеннанын өлчөмү миң эсеге кыскарган.Зымсыз берүүнүн жоготуусу жыштыктын квадратына пропорционалдуу жана аралыктын квадратына пропорционалдуу болгондуктан, берүүнүн жоготууларынын өсүшү чоң экени анык.Эң жөнөкөй зымсыз жайылтуу режими бош мейкиндикте жайылуу болуп саналат.Пропорциянын жоготуусу таралуу толкун узундугунун квадратына тескери пропорционал жана аралыктын квадратына пропорционал.Бош мейкиндиктин таралуу жоготуусу LS=20lg(4πd/λ).Эгерде d аралыктын бирдиги m жана жыштыктын бирдиги f МГц болсо, анда LS= -27,56+20lgd+20lgf.

UHF RFID системасы зымсыз электр берүү механизмине негизделген.Пассивдүү тегдин өзүнүн электр булагы жок.Ал окурман тарабынан чыгарылган радио жыштык энергиясын кабыл алышы керек жана чыңалууну эки эселенген ректификация аркылуу туруктуу ток менен камсыздоону орнотуу керек, бул Диксон заряд насосу аркылуу туруктуу ток менен жабдууну орнотууну билдирет.

UHF RFID аба интерфейсинин колдонулуучу байланыш аралыгы, негизинен, окурмандын берүү күчү жана мейкиндикте негизги таралуунун жоготуусу менен аныкталат.UHF диапазонундагы RFID окугучтун өткөрүү күчү адатта 33дБм менен чектелет.Негизги таралуунун жоготуу формуласынан башка мүмкүн болгон жоготууларды эске албай, зымсыз электр өткөргүч аркылуу тегге жеткен RF күчүн эсептөөгө болот.UHF RFID аба интерфейсинин байланыш дистанциясы менен негизги таралуунун жоготуусу жана тегге жеткен RF күчү ортосундагы байланыш таблицада көрсөтүлгөн:

Бул таблицадан көрүүгө болот UHF RFID зымсыз электр берүү чоң берүү жоготуу өзгөчөлүктөрүнө ээ.RFID улуттук кыска аралыктагы байланыш эрежелерине ылайык келгендиктен, окурмандын берүү күчү чектелген, ошондуктан теги аз энергия менен камсыз кыла алат.Байланыш аралыгы өскөн сайын пассивдүү тег кабыл алган радиожыштык энергиясы жыштыкка жараша азаят, ал эми электр менен жабдуу кубаттуулугу тез төмөндөйт.

2. Чиптеги энергияны сактоочу конденсаторлорду заряддоо жана разряддоо жолу менен электр менен жабдууну ишке ашыруу

(1) Конденсатордун заряды жана разрядынын мүнөздөмөлөрү

Пассивдүү тэгдер энергияны алуу, аны туруктуу чыңалууга айландыруу, чиптеги конденсаторлорду заряддоо жана сактоо, андан кийин разряд аркылуу жүктү энергия менен камсыз кылуу үчүн зымсыз энергияны колдонушат.Демек, пассивдүү тегдерди электр менен камсыздоо процесси конденсаторду заряддоо жана разряддоо процесси болуп саналат.Түзүү процесси таза заряддоо процесси, ал эми электр менен камсыздоо процесси разряд жана кошумча заряддоо процесси.Кошумча кубаттоо разряддын чыңалуусу чиптин минималдуу камсыздоо чыңалуусуна жеткенге чейин башталышы керек.

(2) Конденсатордун заряды жана разрядынын параметрлери

1) заряддоо параметрлери

Заряддоо убактысынын узундугу: τC=RC×C

Заряддоо чыңалуу:

кайра заряддоо ток:

мында RC - заряддоочу резистор жана C - энергияны сактоочу конденсатор.

2) разряддын параметрлери

Разряддын узактыгы: τD=RD×C

Чыңалуусу:

Разряд агымы:

Формулада RD - разряддын каршылыгы, ал эми C - энергияны сактоочу конденсатор.

Жогоруда пассивдүү тегдердин энергия менен камсыздоо мүнөздөмөлөрү көрсөтүлгөн.Бул туруктуу чыңалуу булагы да, туруктуу ток булагы да эмес, энергияны сактоочу конденсаторду заряддоо жана разряддоо.Чиптеги энергияны сактоочу конденсатор чиптин чынжырынын V0 жумушчу чыңалуудан жогору заряддалганда, ал тегге кубат бере алат.Энергияны сактоочу конденсатор кубат бере баштаганда, анын кубат менен камсыздоо чыңалуусу төмөндөй баштайт.Ал чиптин иштөө чыңалуусунан V0 төмөн түшкөндө, энергияны сактоочу конденсатор электр менен камсыздоо мүмкүнчүлүгүн жоготот жана чип иштей албайт.Ошондуктан, аба интерфейсинин теги тегди толуктоо үчүн жетиштүү кубаттуулукка ээ болушу керек.

Пассивдүү тегдердин электр менен камсыздоо режими жарылуу байланышынын мүнөздөмөлөрү үчүн ылайыктуу, ал эми пассивдүү тегдердин электр менен жабдуусу да үзгүлтүксүз заряддоонун колдоосуна муктаж экенин көрүүгө болот.

3 Суроо менен сунуштун балансы

Калкыма кубаттоочу электр менен жабдуу дагы бир энергия менен камсыздоо ыкмасы болуп саналат, ал эми калкып жүрүүчү кубаттоо кубаттуулугу заряддоо кубаттуулугуна ылайыкташтырылган.Бирок алардын бардыгынын жалпы көйгөйү бар, башкача айтканда, UHF RFID пассивдүү тегдерин энергия менен камсыздоо суроо-талап менен сунушту тең салмактоо керек.

(1) Катуу байланыш үчүн суроо-талаптын балансы энергия менен камсыздоо режими

UHF RFID пассивдүү тэгдердин учурдагы стандарты ISO/IEC18000-6 жарылуу байланыш системасына таандык.Пассивдүү тэгдер үчүн кабыл алуу мезгилинде эч кандай сигнал берилбейт.Жооп берүү мезгили алып жүрүүчү толкунду кабыл алганы менен, термелүү булагына ээ болгонго барабар, ошондуктан аны симплекстүү жумуш катары кароого болот.Way.Бул колдонмо үчүн, эгерде кабыл алуу мезгили энергияны сактоочу конденсатордун заряддоо мезгили катары колдонулса, ал эми жооп берүү мезгили энергияны сактоо конденсаторунун разряддоо мезгили болсо, суроо-талап менен сунуштун тең салмактуулугун сактоо үчүн заряддын жана разряддын бирдей өлчөмү болуп калат. системанын нормалдуу иштешин камсыз кылуу үчүн зарыл шарт.Жогоруда айтылган UHF RFID пассивдүү тегинин электр менен камсыздоо механизминен белгилүү болушу мүмкүн, UHF RFID пассивдүү тегинин электр менен камсыздоосу туруктуу ток булагы да, туруктуу чыңалуу булагы да эмес.Тег энергиясын сактоо конденсатору чынжырдын нормалдуу жумушчу чыңалуудан жогору чыңалууга заряддалганда, электр энергиясы башталат;тег энергиясын сактоочу конденсатор чынжырдын нормалдуу иштөө чыңалуусунан төмөн чыңалууга разряддалганда, электр менен камсыздоо токтотулат.

Пассивдүү теги UHF RFID аба интерфейси сыяктуу жарылуу байланышы үчүн зарядды тег жооп жарылуусун жөнөтө электе заряддалышы мүмкүн, бул жооп аяктаганга чейин жетиштүү чыңалуу сакталышын камсыз кылуу үчүн жетиштүү.Демек, тег кабыл ала турган жетиштүү күчтүү радио жыштык нурлануусунан тышкары, чиптен чипте жетиштүү чоң сыйымдуулук жана кубаттоо убактысы жетиштүү болушу керек.Тег жооп кубаттуулугун керектөө жана жооп берүү убактысы да ылайыкталышы керек.Тег менен окурмандын ортосундагы аралыктан улам, жооп берүү убактысы ар кандай, энергияны сактоо конденсаторунун аянты чектелген жана башка факторлор, убакыт бөлүштүрүүдө суроо-талап менен сунушту тең салмактоо кыйын болушу мүмкүн.

(2) Үзгүлтүксүз байланыш үчүн калкып жүрүүчү электр менен жабдуу режими

Үзгүлтүксүз байланыш үчүн, энергияны сактоочу конденсатордун үзгүлтүксүз энергия менен камсыз болушун камсыз кылуу үчүн, ал бир эле учурда разряддалышы жана заряддалышы керек, ал эми заряддоо ылдамдыгы разряддоо ылдамдыгына окшош, башкача айтканда, электр менен жабдуу кубаттуулугу сакталганга чейин сакталат. байланыш токтотулат.

Пассивдүү тег коду бөлүү радио жыштык аныктоо жана UHF RFID пассивдүү теги учурдагы стандарты ISO/IEC18000-6 жалпы мүнөздөмөлөргө ээ.Тегди кабыл алуу абалын демодуляциялоо жана декоддоо керек, ал эми жооп абалын модуляциялоо жана жөнөтүү керек.Ошондуктан, ал үзгүлтүксүз байланыш боюнча иштелип чыгышы керек.Tag чип электр менен жабдуу системасы.Заряддоо ылдамдыгы заряддоо ылдамдыгына окшош болушу үчүн, тег тарабынан алынган энергиянын көбү заряддоо үчүн колдонулушу керек.

Бөлүшүлгөн RF ресурстары

1. Пассивдүү тэгдер үчүн RF алдыңкы аягы

Пассивдүү тэгдер окурмандардан радио жыштык энергиясына тегдердин жана открыткалардын кубат булагы катары гана пайдаланылбастан, андан да маанилүүсү, инструкция сигналын окурмандан тегге өткөрүү жана жооп сигналын тегден окурманга берүү. зымсыз маалыматтарды берүү аркылуу ишке ашырылат.Тег кабыл алган радиожыштыктын энергиясы үч бөлүккө бөлүнүшү керек, алар тиешелүүлүгүнө жараша микросхема үчүн электр менен жабдууну орнотуу, сигналды демодуляциялоо (анын ичинде буйрук сигналын жана синхрондоштуруу саатын) жана жооп ташуучуну камсыз кылуу үчүн колдонулат.

Учурдагы стандарттык UHF RFIDдин иштөө режими төмөнкүдөй мүнөздөмөлөргө ээ: ылдый байланыш каналы уктуруу режимин кабыл алат, ал эми uplink каналы көп тег бөлүшүү бир каналдуу ырааттуу жооп режимин кабыл алат.Ошондуктан информацияны берүү жагынан симплекс иштөө режимине кирет.Бирок, тег өзү берүү ташуучуну камсыз кыла албагандыктан, тег жообу ташуучуну окурмандын жардамы менен камсыз кылышы керек.Демек, тег жооп бергенде, жөнөтүүчү мамлекетке келсек, байланыштын эки учу эки тараптуу иштөө абалында болот.

Ар кандай жумушчу мамлекеттерде тег тарабынан ишке киргизилген схема бирдиктери ар кандай болот жана ар кандай схема бирдиктеринин иштеши үчүн талап кылынган күч дагы ар кандай.Бардык күч тег тарабынан алынган радио жыштык энергиясынан келет.Ошондуктан, RF энергия бөлүштүрүүнү акылга сыярлык жана ылайыктуу учурда көзөмөлдөө зарыл.

2. Ар кандай жумуш убактысында RF энергиясын колдонуу

Тег окурмандын RF талаасына кирип, кубаттуулукту кура баштаганда, окурман ушул убакта кандай сигнал жибербесин, тег чиптеги энергияны сактоочу конденсаторду заряддоо үчүн чыңалууну эки эселенген түзөткүч схемасына бардык кабыл алынган RF энергиясын берет. , ошону менен чиптин кубат менен камсыз болушун орнотуу.

Окурман командалык сигналды бергенде, окурмандын берүү сигналы - спектрдин жайылуу ырааттуулугу менен модуляцияланган буйрук маалыматтары жана амплитудасы менен коддолгон сигнал.Тег кабыл алган сигналда буйрук берилиштерин жана таралуу спектринин ырааттуулугун билдирген алып жүрүүчү компоненттери жана каптал тилкесинин компоненттери бар.Кабыл алынган сигналдын жалпы энергиясы, алып жүрүүчү энергиясы жана каптал тилкелүү компоненттери модуляцияга байланыштуу.Бул учурда, модуляция компоненти буйруктун синхрондоштуруу маалыматын жана спектрдин ырааттуулугун берүү үчүн колдонулат, ал эми жалпы энергия чиптеги энергияны сактоочу конденсаторду заряддоо үчүн колдонулат, ал бир эле учурда чипти энергия менен камсыз кыла баштайт. синхрондоштуруунун экстракция схемасы жана буйрук сигналын демодуляциялоо схемасы.Ошондуктан, окурман инструкцияны жөнөткөн мезгилде, тег тарабынан алынган радио жыштык энергиясы тег үчүн зарядды улантуу, синхрондоштуруу сигналын бөлүп алуу, инструкция сигналын демодуляциялоо жана идентификациялоо үчүн колдонулат.Энергетиканы сактоочу конденсатор калкып жүрүүчү заряддын кубат менен камсыздоо абалында.

Тег окурманга жооп бергенде, окурмандын берилүүчү сигналы таралган спектрдин жайылышы спектринин чипинин ылдамдыгынын суб-чендик саатынын амплитудасы менен модуляцияланган сигнал болуп саналат.Тег тарабынан кабыл алынган сигналда таралуу спектринин чипинин ылдамдыгынын суб-чендик саатын билдирген алып жүрүүчү компоненттери жана каптал тилкелүү компоненттери бар.Бул учурда, модуляция компоненти таралган спектрдин ырааттуулугунун чиптин ылдамдыгы жана ылдамдыгы сааты жөнүндө маалымат берүү үчүн колдонулат, ал эми жалпы энергия чиптеги энергияны сактоо конденсаторун заряддоо жана алынган маалыматтарды модуляциялоо жана жооп жөнөтүү үчүн колдонулат. окурман.Чипти синхрондоштурууну экстракциялоо схемасы жана жооп сигналын модуляциялоо схемасы бирдиги энергия менен камсыз кылат.Ошондуктан, окурман жооп алган мезгилде, тег радио жыштык энергиясын алат жана теги заряддоону улантуу үчүн колдонулат, чипти синхрондоштуруу сигналы чыгарылат жана жооп маалыматтары модуляцияланат жана жооп жөнөтүлөт.Энергетиканы сактоочу конденсатор калкып жүрүүчү заряддын кубат менен камсыздоо абалында.

Кыскача айтканда, тег окурмандын RF талаасына кирип, кубат менен камсыз кылуу мезгилин түзө баштагандан тышкары, тег бардык алынган RF энергиясын чыңалууну эки эселенген түзөткүч схемасына берет, ошону менен чиптеги энергияны сактоо конденсаторун заряддоо үчүн чипти электр менен камсыздоо.Кийинчерээк, тег кабыл алынган радиожыштык сигналынан синхрондоштурууну чыгарып, командалык демодуляцияны ишке ашырат же жооп берилиштерин модуляциялайт жана өткөрүп берет, алардын баары алынган радио жыштык энергиясын колдонушат.

3. Ар кандай колдонмолор үчүн RF энергия талаптары

(1) Зымсыз электр энергиясын өткөрүү үчүн РФ энергия талаптары

Зымсыз электр энергиясы теги үчүн кубат менен камсыз кылууну орнотот, ошондуктан ал чиптин чынжырын айдоо үчүн жетиштүү чыңалуу, ошондой эле жетиштүү кубаттуулук жана үзгүлтүксүз энергия менен камсыздоо мүмкүнчүлүгүн талап кылат.

Зымсыз электр өткөргүчтүн электр менен камсыздоосу, теги электр энергиясы жок болгондо, окурмандын RF талаасынын энергиясын алуу жана чыңалууну эки эселенген оңдоо аркылуу электр менен жабдууну орнотуу болуп саналат.Ошондуктан, анын кабыл алуу сезгичтиги фронталдык аныктоочу диод түтүгүнүн чыңалуусу менен чектелет.CMOS чиптери үчүн чыңалууну эки эселенген ректификациянын кабыл алуу сезгичтиги -11 менен -0,7дБм ортосунда, бул пассивдүү тегдердин боосу.

(2) Кабыл алынган сигналды аныктоо үчүн RF энергиясына талаптар

Чыңалуунун эки эселенген ректификациясы чиптин электр менен жабдуусун орнотуп жатканда, тег сигналды аныктоо схемасын, анын ичинде буйрук сигналын аныктоону жана синхрондук саатты аныктоону камсыз кылуу үчүн кабыл алынган радио жыштык энергиясынын бир бөлүгүн бөлүшү керек.Сигналдарды аныктоо тегдин электр менен камсыздоосу орнотулган шартта аткарылгандыктан, демодуляция сезгичтиги алдыңкы диоддук түтүктүн чыңалуусу менен чектелбейт, андыктан кабыл алуучу сезгичтик зымсыз кубаттуулуктан бир топ жогору. берүү кабыл алуу сезгичтиги, жана ал сигнал амплитудасын аныктоо таандык, жана эч кандай күч күчү талап жок.

(3) Тег жооп үчүн RF энергетикалык талаптар

Тег жөнөтүүгө жооп бергенде, синхрондук саатты аныктоодон тышкары, ал кабыл алынган алып жүрүүчүдө (сааттын модуляциясынын конвертин камтыган) псевдо-PSK модуляциясын аткарып, тескери берүүнү ишке ашыруусу керек.Бул учурда белгилүү бир кубаттуулук деңгээли талап кылынат жана анын мааниси окурмандын тегге чейинки аралыкка жана окурмандын кабыл алуу сезимталдыгына жараша болот.Окурмандын иштөө чөйрөсү татаалыраак конструкцияларды колдонууга мүмкүндүк бергендиктен, кабыл алгыч ызы-чуу аз алдыңкы дизайнды ишке ашыра алат, ал эми коддуу бөлүү радио жыштыктын идентификациясы жайылган спектрдин модуляциясын, ошондой эле спектрдин жайылышын жана PSK тутумунун пайдасын колдонот. , окурмандын сезгичтиги жетишерлик жогору болушу үчүн иштелип чыккан болушу мүмкүн.Ошентип, этикетканын кайтаруу сигналына талаптар жетиштүү кыскарган.

Жыйынтыктап айтканда, тег тарабынан алынган радио жыштык күчү негизинен зымсыз электр өткөргүч чыңалуусу дублер ректификация энергиясы катары бөлүнөт, андан кийин акылга сыярлык энергияга жетүү үчүн тег сигналын аныктоо деңгээлинин тиешелүү көлөмү жана кайра модуляция энергиясынын тиешелүү көлөмү бөлүнөт. бөлүштүрүү жана энергияны сактоо конденсаторунун үзгүлтүксүз заряддалышын камсыз кылуу.мүмкүн жана акылга сыярлык дизайн болуп саналат.

Бул пассивдүү тэгдер менен кабыл алынган радио жыштык энергиясы ар кандай колдонуу талаптары бар экенин көрүүгө болот, ошондуктан радио жыштык электр бөлүштүрүү дизайн талап кылынат;ар кандай жумушчу мезгилдерде радиожыштык энергиясын колдонуу талаптары ар түрдүү, ошондуктан ар кандай жумушчу мезгилдердин керектөөлөрүнө ылайык радио жыштык энергиясын бөлүштүрүү долбооруна ээ болуу зарыл;Ар кандай тиркемелерде RF энергиясына ар кандай талаптар бар, алардын арасында зымсыз электр энергиясын берүү эң көп күчтү талап кылат, ошондуктан RF энергиясын бөлүштүрүү зымсыз электр энергиясын берүүнүн муктаждыктарына көңүл бурушу керек.

UHF RFID пассивдүү тэгдери теги электр менен жабдууну орнотуу үчүн зымсыз электр өткөргүчтү колдонушат.Ошондуктан, электр менен жабдуунун натыйжалуулугу өтө төмөн жана электр менен камсыздоо мүмкүнчүлүгү өтө начар.Тег чип аз энергия керектөө менен иштелип чыгышы керек.Чиптин схемасы чиптеги энергияны сактоочу конденсаторду кубаттоо жана разряддоо аркылуу иштейт.Ошондуктан, этикетканын үзгүлтүксүз иштешин камсыз кылуу үчүн, энергия сактоочу конденсатор үзгүлтүксүз заряддалышы керек.Тег тарабынан кабыл алынган радио жыштык энергиясы үч түрдүү колдонмого ээ: электр менен камсыздоо үчүн чыңалууну эки эселенген ректификация, буйрук сигналын кабыл алуу жана демодуляциялоо жана жооп сигналын модуляциялоо жана берүү.Алардын ичинен чыңалууну эки эселенген ректификациянын кабыл алуучу сезгичтиги аба интерфейсине айланган түзөтүүчү диоддун чыңалуусу менен чектелет.тоскоолдук.Ушул себептен улам, сигналды кабыл алуу жана демодуляциялоо жана жооп сигналын модуляциялоо жана берүү RFID системасы камсыз кылууга тийиш болгон негизги функциялар.Чыңалуу дублери түзөткүч тегинин кубаттуулугу канчалык күчтүү болсо, продукт ошончолук атаандаштыкка жөндөмдүү.Демек, тег системасын долбоорлоодо кабыл алынган RF энергиясын рационалдуу бөлүштүрүүнүн критерийи кабыл алынган сигналдын демодуляциясын жана жооптун берилишин камсыз кылуу шартында чыңалууну дублердик ректификациялоо жолу менен RF энергиясын мүмкүн болушунча көбөйтүү болуп саналат. сигнал.