Neiegkeeten

Als déi elementarste Bestanddeel vun der passiver Internet of Things Technologie, sinn UHF RFID passiv Tags wäit an enger grousser Unzuel vun Uwendungen benotzt ginn, wéi Supermarchéenhandel, Logistik a Lagerung, Bicherarchiven, Anti-Fälschungs Traceabilitéit, etc.. Nëmmen am Joer 2021, global global Versandbetrag ass méi wéi 20 Milliarden.A prakteschen Uwendungen, wat genee vertrauen den Chip vum UHF RFID passive Tag op fir Stroum ze liwweren?

D'Energieversuergung Charakteristiken vun UHF RFID passiv Tag

1. Ugedriwwe vun Kabel Muecht

Wireless Kraaftübertragung benotzt drahtlos elektromagnetesch Stralung fir elektresch Energie vun enger Plaz op déi aner ze transferéieren.Den Aarbechtsprozess ass d'elektresch Energie a Radiofrequenzenergie duerch Radiofrequenz Schwéngung ëmzewandelen, an d'Radiofrequenzenergie gëtt duerch d'Sendantenne an d'Radio-elektromagnetesch Feldenergie ëmgewandelt.D'radioelektromagnetesch Feldenergie propagéiert duerch de Weltraum an erreecht d'Empfangantenne, da gëtt se vun der Empfangsantenne zréck an d'Radiofrequenzenergie ëmgewandelt, an d'Detektiounswelle gëtt DC Energie.

1896 huet den Italiener Guglielmo Marchese Marconi de Radio erfonnt, deen d'Transmissioun vu Radiosignaler iwwer de Weltraum realiséiert huet.Am Joer 1899 huet den Amerikaner Nikola Tesla d'Iddi proposéiert fir drahtlose Kraaftiwwerdroung ze benotzen, an huet eng Antenne etabléiert déi 60m héich ass, Induktanzen am Botton gelueden, Kapazitéit uewen am Colorado gelueden, mat enger Frequenz vun 150kHz fir 300kW Kraaft z'input.Et iwwerdréit iwwer eng Distanz vu bis zu 42km, a kritt 10kW drahtlos Empfangskraaft um Empfangsend.

UHF RFID passiv Tag Stroumversuergung follegt dës Iddi, an de Lieser liwwert Kraaft un den Tag duerch Radiofrequenz.Wéi och ëmmer, et gëtt e groussen Ënnerscheed tëscht UHF RFID Passiv Tag Energieversuergung an Tesla Test: d'Frequenz ass bal zéngdausend Mol méi héich, an d'Antennegréisst ass ëm dausend Mol reduzéiert.Zënter drahtlose Iwwerdroungsverloscht ass proportional zum Quadrat vun der Frequenz a proportional zum Quadrat vun der Distanz, ass et kloer datt d'Erhéijung vum Iwwerdroungsverloscht enorm ass.Den einfachsten drahtlose Verbreedungsmodus ass Fräiraum Verbreedung.De Verbreedungsverloscht ass ëmgekéiert proportional zum Quadrat vun der Ausbreedungswellelängt a proportional zum Quadrat vun der Distanz.De Fräiraum Ausbreedungsverloscht ass LS = 20lg (4πd/λ).Wann d'Eenheet vun der Distanz d m ass an d'Eenheet vun der Frequenz f MHz ass, dann ass LS = -27.56+20lgd+20lgf.

Den UHF RFID System baséiert op dem drahtlose Kraaftübertragungsmechanismus.De passive Tag huet keng eege Stroumversuergung.Et muss d'Radiofrequenzenergie kréien, déi vum Lieser emittéiert gëtt an eng DC-Energieversuergung duerch Spannungsverdueblungsrektifikatioun etabléieren, dat heescht eng DC-Energieversuergung duerch Dickson-Ladepompel etabléieren.

Déi applicabel Kommunikatiounsdistanz vun der UHF RFID-Loftinterface gëtt haaptsächlech vun der Iwwerdroungskraaft vum Lieser an dem Grondausbreedungsverloscht am Weltraum bestëmmt.UHF Band RFID Lieser Iwwerdroung Muecht ass normalerweis op 33dBm limitéiert.Vun der Basis Ausbreedungsverloschtformel, ignoréiert all aner méiglech Verloschter, kann d'RF Kraaft, déi den Tag duerch drahtlose Kraaftiwwerdroung erreecht, berechent ginn.D'Relatioun tëscht der Kommunikatiounsdistanz vun der UHF RFID Loftinterface an dem Basisausbreedungsverloscht an der RF Kraaft, déi de Tag erreecht, ginn an der Tabell gewisen:

Et kann aus der Tabell gesi ginn datt UHF RFID drahtlose Kraaftübertragung d'Charakteristike vu groussen Iwwerdroungsverloscht huet.Zënter RFID entsprécht den nationale Kuerzdistanzkommunikatiounsregelen, ass d'Iwwerdroungskraaft vum Lieser limitéiert, sou datt de Tag niddereg Kraaft liwwert.Wéi d'Kommunikatiounsdistanz eropgeet, reduzéiert d'Radiofrequenzenergie, déi vum passive Tag kritt gëtt, no der Frequenz, an d'Energieversuergungskapazitéit fällt séier.

2. Ëmsetzung vun Energieversuergung duerch Opluedstatiounen an Offlossquantitéit op-Chip Energie Stockage capacitors

(1) Capacitor charge an Offlossquantitéit Charakteristiken

Passiv Tags benotze drahtlose Kraaftiwwerdroung fir Energie ze kréien, se an DC Spannung ëmzewandelen, d'On-Chip Kondensatoren ze laden an ze späicheren, an dann d'Kraaft un d'Laascht duerch Entladung liwweren.Dofir ass de Stroumversuergungsprozess vu passive Tags de Prozess vum Kondensatoroplueden an Entladung.Den Etablissementsprozess ass e pure Ladeprozess, an de Stroumversuergungsprozess ass en Entladungs- an Ergänzungsprozess.D'Ergänzungsladung muss ufänken ier d'Entladungsspannung d'Mindestversuergungsspannung vum Chip erreecht.

(2) Kondensatorladung an Entladungsparameter

1) Opluedparameter

Opluedzäit Längt: τC=RC×C

Ladespannung:

Ladestroum:

wou RC de Ladewiderstand ass an C den Energiespeicherkondensator ass.

2) Offlossquantitéit Parameteren

Entladungszäitlängt: τD=RD×C

Entladungsspannung:

Entladungsstroum:

An der Formel ass RD d'Entladungsresistenz, an C ass den Energiespeicherkondensator.

Déi uewe weist d'Energieversuergungseigenschaften vu passive Tags.Et ass weder eng konstant Spannungsquell nach eng konstant Stroumquell, awer d'Laden an d'Entladung vum Energiespeicherkondensator.Wann den On-Chip Energiespäicherkondensator iwwer d'Aarbechtsspannung V0 vum Chip Circuit gelueden ass, kann et Stroum un den Tag liwweren.Wann d'Energielagerkondensator fänkt un Energie ze liwweren, fänkt seng Energieversuergungsspannung un ze falen.Wann et ënner der Chipbetriebsspannung V0 fällt, verléiert den Energiespeicherkondensator seng Energieversuergungsfäegkeet an den Chip kann net weider schaffen.Dofir sollt de Loftinterface Tag genuch Kapazitéit hunn fir den Tag opzeladen.

Et kann gesi ginn datt de Stroumversuergungsmodus vu passive Tags gëeegent ass fir d'Charakteristike vun der Burst-Kommunikatioun, an d'Energieversuergung vu passive Tags brauch och d'Ënnerstëtzung vu kontinuéierlecher Laden.

3 Gläichgewiicht vun Offer an Nofro

Floating Laden Energieversuergung ass eng aner Energieversuergungsmethod, an déi schwiewend Ladekraaftversuergungskapazitéit ass un d'Entladungskapazitéit ugepasst.Awer si hunn all e gemeinsame Problem, dat ass, d'Energieversuergung vun UHF RFID passive Tags muss d'Offer an d'Demande balancéieren.

(1) Versuergung an Nofro Gläichgewiicht Energieversuergung Modus fir Burst Kommunikatioun

Den aktuelle Standard ISO/IEC18000-6 vun UHF RFID passive Tags gehéiert zum Burst Kommunikatiounssystem.Fir passiv Tags gëtt kee Signal während der Empfangsperiod iwwerdroen.Och wann d'Äntwertzäit d'Trägerwelle kritt, ass et gläichwäerteg mat der Schwéngungsquell ze kréien, sou datt et als Simplex Aarbecht ugesi ka ginn.Wee.Fir dës Applikatioun, wann d'Empfangsperiod als Opluedzäit vum Energiespeicherkondensator benotzt gëtt, an d'Äntwertzäit d'Entladungsperiod vum Energiespeicherkondensator ass, gëtt dee selwechte Betrag vun der Ladung an der Entladung fir d'Gläichgewiicht vun der Versuergung an der Demande z'erhalen. eng néideg Bedingung fir den normale Betrib vum System z'erhalen.Et kann aus dem Stroumversuergungsmechanismus vum uewe genannten UHF RFID passive Tag bekannt ginn datt d'Energieversuergung vum UHF RFID passive Tag weder eng konstant Stroumquell nach eng konstant Spannungsquell ass.Wann der Tag Energie Stockage capacitor zu enger Spannung méi héich wéi déi normal schaffen Volt vum Circuit gelueden ass, fänkt d'Energieversuergung;wann der Tag Energie Stockage capacitor zu enger Spannung manner wéi déi normal Betribssystemer Volt vum Circuit entléisst ass, gëtt d'Energieversuergung gestoppt.

Fir Burst Kommunikatioun, wéi passiv Tag UHF RFID Loft Interface, kann d'Charge gelueden ginn ier de Tag eng Äntwert Burst schéckt, genuch fir sécherzestellen datt genuch Spannung erhale ka ginn bis d'Äntwert fäerdeg ass.Dofir, nieft der staark genuch Radiofrequenzstralung, déi den Tag kann kréien, muss den Chip och eng grouss genuch On-Chip Kapazitéit an eng laang genuch Opluedzäit hunn.D'Tag Äntwert Muecht Konsum an Äntwert Zäit muss och ugepasst ginn.Wéinst der Distanz tëscht dem Tag an dem Lieser ass d'Äntwertzäit anescht, d'Gebitt vum Energiespeicherkondensator ass limitéiert an aner Faktoren, et kann schwéier sinn d'Offer an d'Nofro an der Zäit Divisioun ze balanséieren.

(2) Floating Energieversuergung Modus fir kontinuéierlech Kommunikatioun

Fir kontinuéierlech Kommunikatioun, fir déi onënnerbrach Energieversuergung vum Energiespeicherkondensator z'erhalen, muss se gläichzäiteg entlaascht a gelueden ginn, an d'Ladegeschwindegkeet ass ähnlech wéi d'Entladungsgeschwindegkeet, dat heescht, d'Energieversuergungskapazitéit ass virun erhale bleiwen. d'Kommunikatioun gëtt ofgeschloss.

Passiv Tag Code Divisioun Radio Frequenz Identifikatioun an UHF RFID passiv Tag aktuell Norm ISO / IEC18000-6 hunn gemeinsam Charakteristiken.Den Tag Empfangszoustand muss demoduléiert an dekodéiert ginn, an den Äntwertstaat muss moduléiert a geschéckt ginn.Dofir sollt et no kontinuéierlecher Kommunikatioun entworf ginn.Tag Chip Energieversuergung System.Fir datt den Opluedstaux ähnlech wéi den Entladungsquote ass, muss de gréissten Deel vun der Energie, déi vum Tag kritt gëtt, fir d'Laden benotzt ginn.

Gemeinsam RF Ressourcen

1. RF Front-Enn fir passiv Tags

Passiv Tags ginn net nëmmen als Kraaftquell vun den Tags a Postkaarte fir d'Radiofrequenzenergie vun de Lieser benotzt, awer méi wichteg ass d'Instruktiounssignaliwwerdroung vum Lieser op de Tag an d'Äntwert Signaliwwerdroung vum Tag op de Lieser. realiséiert duerch drahtlose Dateniwwerdroung.D'Radiofrequenzenergie, déi vum Tag kritt gëtt, soll an dräi Deeler opgedeelt ginn, déi respektiv fir den Chip benotzt ginn fir d'Energieversuergung z'etabléieren, d'Signal ze demoduléieren (inklusiv de Kommandosignal an d'Synchroniséierungsuhr) an d'Äntwert Carrier ze bidden.

Den Aarbechtsmodus vum aktuellen Standard UHF RFID huet déi folgend Charakteristiken: den Downlink-Kanal adoptéiert de Broadcast-Modus, an den Uplink-Kanal adoptéiert de Modus vu Multi-Tag Sharing Single-Channel Sequenz Äntwert.Dofir, wat d'Informatiounsiwwerdroung ugeet, gehéiert et zum Simplex Operatiounsmodus.Wéi och ëmmer, well den Tag selwer den Iwwerdroungsträger net kann ubidden, muss d'Tag-Äntwert den Carrier mat der Hëllef vum Lieser ubidden.Dofir, wann de Tag reagéiert, wat de Sendestaat ubelaangt, sinn béid Enner vun der Kommunikatioun an engem Duplex-Aarbechtszoustand.

A verschiddenen Aarbechtszoustand sinn d'Circuiteenheeten, déi vum Tag an d'Aarbecht gesat ginn, anescht, an d'Kraaft déi néideg ass fir verschidde Circuit Eenheeten ze schaffen ass och anescht.All d'Kraaft kënnt vun der Radiofrequenzenergie, déi vum Tag kritt gëtt.Dofir ass et néideg d'RF Energieverdeelung raisonnabel ze kontrolléieren a wa passend.

2. RF Energieapplikatioun a verschiddene Aarbechtszäiten

Wann d'Tag an d'RF-Feld vum Lieser erakënnt a ufänkt Kraaft ze bauen, egal wéi ee Signal de Lieser zu dëser Zäit schéckt, liwwert de Tag all empfangen RF-Energie un de Spannungsverdueblung-Griichterschaltung fir den On-Chip Energiespäicherkondensator ze laden , doduerch d'Energieversuergung vum Chip etabléiert.

Wann de Lieser d'Kommandosignal iwwerdréit, ass d'Iwwerdroungssignal vum Lieser e Signal kodéiert vun de Kommandodaten an Amplitude moduléiert vun der Verbreedungsspektrum Sequenz.Et gi Carrier Komponenten a Sideband Komponenten déi Kommandodaten representéieren a verbreet Spektrumsequenzen am Signal dat vum Tag kritt gëtt.D'Gesamtenergie, d'Trägerenergie an d'Sidebandkomponente vum empfangene Signal si mat der Modulatioun verbonnen.Zu dëser Zäit gëtt d'Modulatiounskomponent benotzt fir d'Synchroniséierungsinformatioun vum Kommando an der Verbreedungsspektrum Sequenz ze vermëttelen, an d'Gesamtenergie gëtt benotzt fir den On-Chip Energiespeicherkondensator ze laden, deen gläichzäiteg ufänkt d'Muecht un den On-Chip ze liwweren Synchroniséierung Extraktioun Circuit an de Kommando Signal demodulation Circuit Eenheet.Dofir, während der Period wou de Lieser eng Instruktioun schéckt, gëtt d'Radiofrequenzenergie, déi vum Tag kritt gëtt, benotzt fir den Tag weider ze laden, d'Synchroniséierungssignal extrahéieren, d'Instruktiounssignal ze demoduléieren an z'identifizéieren.Den Tag Energiespäicherkondensator ass an engem schwiewende Stroumversuergungszoustand.

Wann d'Tag op de Lieser reagéiert, ass dat iwwerdroe Signal vum Lieser e Signal dat duerch d'Amplitude vun der Verbreedungsspektrum-Chiprate-Subrate Auer moduléiert gëtt.Am Signal, deen vum Tag kritt gëtt, ginn et Carrierkomponenten a Sidebandkomponenten, déi d'Verbreedungsspektrum Chip Taux Ënner-Taux Auer representéieren.Zu dëser Zäit gëtt d'Modulatiounskomponent benotzt fir d'Chiprate an d'Rateuhrinformatioun vun der Verbreedungsspektrum Sequenz ze vermëttelen, an d'total Energie gëtt benotzt fir den On-Chip Energiespeicherkondensator ze laden an déi empfangen Donnéeën ze moduléieren an eng Äntwert op den Lieser.Den Chip Synchroniséierung Extraktioun Circuit an der Äntwert Signal Modulatioun Circuit Eenheet Energieversuergung.Dofir, während der Period wou de Lieser d'Äntwert kritt, kritt de Tag d'Radiofrequenzenergie a gëtt fir den Tag benotzt fir weider ze laden, de Chip Synchroniséierungssignal gëtt extrahéiert an d'Äntwertdaten moduléiert an d'Äntwert gëtt geschéckt.Den Tag Energiespäicherkondensator ass an engem schwiewende Stroumversuergungszoustand.

Kuerz gesot, nieft dem Tag, deen an de RF Feld vum Lieser erakënnt an ufänkt eng Energieversuergungsperiod z'etabléieren, liwwert de Tag all déi erhalen RF Energie un e Spannungsverdueblung Gläichrichter Circuit fir den On-Chip Energiespeicherkondensator ze laden, an doduerch opzebauen engem Chip Energieversuergung.Duerno extrahéiert d'Tag d'Synchroniséierung vum empfangene Radiofrequenzsignal, implementéiert Kommandodemodulatioun oder moduléiert a vermëttelt Äntwertdaten, déi all déi empfangen Radiofrequenzenergie benotzen.

3. RF Energie Ufuerderunge fir verschidden Uwendungen

(1) RF Energie Ufuerderunge fir drahtlose Kraaftiwwerdroung

Wireless Power Transfer etabléiert d'Energieversuergung fir den Tag, sou datt et souwuel genuch Spannung erfuerdert fir den Chip Circuit ze fueren, wéi och genuch Kraaft a kontinuéierlech Energieversuergungskapazitéit.

D'Energieversuergung vun der drahtloser Kraaftiwwerdroung ass d'Energieversuergung z'etabléieren andeems d'RF Feldenergie vum Lieser a Spannungsverdueblungsrektifikatioun kritt wann den Tag keng Stroumversuergung huet.Dofir ass seng Empfangsempfindlechkeet limitéiert duerch de Spannungsfall vum Frontend Detektiounsdioderöhr.Fir CMOS Chips ass d'Empfangsempfindlechkeet vun der Spannungsverdueblungsrektifikatioun Tëscht -11 an -0.7dBm, et ass de Flaschenhals vu passive Tags.

(2) RF Energie Ufuerderunge fir erhalen Signalerkennung

Wärend d'Spannungsverdueblungsrektifikatioun d'Chip-Energieversuergung etabléiert, muss den Tag en Deel vun der erhalener Radiofrequenzenergie opdeelen fir e Signalerkennungsschaltung ze bidden, inklusiv Kommandosignalerkennung a Synchron Auererkennung.Well d'Signalerkennung ënner der Bedingung ausgeführt gëtt datt d'Energieversuergung vum Tag etabléiert ass, ass d'Demodulatiounsempfindlechkeet net limitéiert duerch d'Spannungsoffall vum Frontend Detektiounsdiode Röhre, sou datt d'Empfangsempfindlechkeet vill méi héich ass wéi déi drahtlos Kraaft Iwwerdroung Empfindlechkeet Empfindlechkeet, an et gehéiert zu der Signal Amplituden Detektioun, an et gëtt keng Kraaft Kraaft Noutwendegkeete.

(3) RF Energie Ufuerderunge fir Tag Äntwert

Wann d'Tag op d'Sendung reagéiert, zousätzlech fir d'Synchron Auer z'entdecken, muss et och Pseudo-PSK Modulatioun op de empfangenen Carrier ausféieren (mat der Auermodulatiouns Enveloppe) an ëmgedréint Iwwerdroung realiséieren.Zu dëser Zäit ass e gewësse Kraaftniveau erfuerderlech, a säi Wäert hänkt vun der Distanz vum Lieser zum Tag an der Empfindlechkeet vum Lieser of fir ze kréien.Zënter dem Aarbechtsëmfeld vum Lieser erlaabt d'Benotzung vu méi komplexen Designen, kann den Empfänger e Low-Noise Front-End Design implementéieren, an d'Code Divisioun Radio Frequenz Identifikatioun benotzt Verbreedungsspektrum Modulatioun, souwéi Verbreedungsspektrum Gewënn a PSK System Gewënn. , kann d'Sensibilitéit vum Lieser entworf ginn fir héich genuch ze sinn.Sou datt d'Ufuerderunge fir de Retour Signal vum Label genuch reduzéiert ginn.

Fir d'Zesummefaassung, gëtt d'Radiofrequenzkraaft, déi vum Tag kritt gëtt, haaptsächlech als drahtlose Kraaftiwwerdroungsspannungsverduebler Rectifikatiounsenergie zougewisen, an dann déi entspriechend Betrag vun der Tagsignalerkennungsniveau an déi entspriechend Betrag vun der Retourmodulatiounsenergie zougewisen ginn fir eng raisonnabel Energie z'erreechen. Verdeelung a garantéieren déi kontinuéierlech Opluedstatioun vum Energielagerkondensator.ass e méiglechen a raisonnabelen Design.

Et kann gesi ginn datt d'Radiofrequenzenergie, déi vu passive Tags kritt gëtt, verschidde Applikatiounsfuerderungen huet, sou datt e Radiofrequenz Kraaftverdeelungsdesign erfuerderlech ass;D'Ufuerderunge vun der Applikatioun vun der Radiofrequenzenergie a verschiddene Aarbechtsperioden sinn ënnerschiddlech, sou datt et néideg ass e Radiofrequenz Kraaftverdeelungsdesign ze hunn no de Bedierfnesser vu verschiddenen Aarbechtsperioden;Verschidde Uwendungen hunn verschidden Ufuerderunge fir RF Energie, dorënner déi drahtlose Kraaftiwwerdroung déi meescht Kraaft erfuerdert, sou datt d'RF Kraaftallokatioun soll op d'Bedierfnesser vun der drahtloser Kraaftiwwerdroung fokusséieren.

UHF RFID passiv Tags benotzen drahtlose Kraaftiwwerdroung fir eng Tag-Energieversuergung ze etabléieren.Dofir ass d'Energieversuergungseffizienz extrem niddereg an d'Energieversuergungskapazitéit ass ganz schwaach.Den Tag-Chip muss mat engem nidderegen Energieverbrauch entworf ginn.Den Chip Circuit gëtt ugedriwwen duerch Laden an Entladung vum On-Chip Energiespeicherkondensator.Dofir, fir déi kontinuéierlech Operatioun vum Label ze garantéieren, muss den Energielagerkondensator kontinuéierlech gelueden ginn.D'Radiofrequenzenergie, déi vum Tag kritt gëtt, huet dräi verschidden Uwendungen: Spannungsverdueblungsrektifikatioun fir Energieversuergung, Kommandosignalempfang an Demodulatioun, an Äntwert Signalmodulatioun an Iwwerdroung.Ënnert hinnen ass d'Empfangsempfindlechkeet vun der Spannungsverdueblungsrichtung limitéiert duerch de Spannungsfall vun der Gleichrichterdiode, déi zu enger Loftschnëtt gëtt.Flaschenhals.Aus dësem Grond sinn Signalempfang an Demodulatioun an Äntwert Signalmodulatioun an Iwwerdroung d'Basisfunktiounen déi de RFID System muss garantéieren.Wat méi staark d'Energieversuergungskapazitéit vum Spannungsduebel-Griichter-Tag ass, dest méi kompetitiv ass d'Produkt.Dofir ass de Critère fir d'rational Verdeelung vun der erhalener RF-Energie am Design vum Tag-System d'RF-Energieversuergung duerch Spannungsduebelrectifikatioun sou vill wéi méiglech ze erhéijen op der Viraussetzung fir d'Demodulatioun vum empfangenen Signal an d'Transmissioun vun der Äntwert ze garantéieren. Signal.