Вести

Као најосновнији део пасивне технологије Интернета ствари, УХФ РФИД пасивне ознаке су широко коришћене у великом броју апликација као што су малопродаја супермаркета, логистика и складиштење, архиве књига, следљивост против фалсификовања итд. износ испоруке је више од 20 милијарди.У практичним применама, на шта се тачно ослања чип УХФ РФИД пасивне ознаке за напајање?

Карактеристике напајања УХФ РФИД пасивне ознаке

1. Напаја се бежичним напајањем

Бежични пренос енергије користи бежично електромагнетно зрачење за пренос електричне енергије са једног места на друго.Радни процес је претварање електричне енергије у енергију радио фреквенције путем радио фреквенцијске осцилације, а енергија радио фреквенције се претвара у енергију радио електромагнетног поља преко предајне антене.Енергија радио електромагнетног поља простире се кроз простор и стиже до пријемне антене, затим се поново претвара у енергију радио фреквенције од стране пријемне антене, а талас детекције постаје ДЦ енергија.

Италијан Гуљелмо Маркезе Маркони је 1896. године изумео радио, који је реализовао пренос радио сигнала кроз свемир.Године 1899, Американац Никола Тесла је предложио идеју коришћења бежичног преноса енергије и успоставио антену која је висока 60м, индуктивност напуњена у дну, капацитивност напуњена на врху у Колораду, користећи фреквенцију од 150кХз за унос 300кВ снаге.Он емитује на удаљености до 42км и добија 10кВ бежичне снаге пријема на крају пријема.

УХФ РФИД пасивно напајање ознаке прати ову идеју, а читач напаја ознаку путем радио фреквенције.Међутим, постоји огромна разлика између напајања УХФ РФИД пасивне ознаке и Тесла теста: фреквенција је скоро десет хиљада пута већа, а величина антене је смањена за хиљаду пута.Пошто је губитак бежичног преноса пропорционалан квадрату фреквенције и пропорционалан квадрату удаљености, јасно је да је повећање губитка преноса огромно.Најједноставнији режим бежичног ширења је ширење у слободном простору.Губитак ширења је обрнуто пропорционалан квадрату таласне дужине простирања и пропорционалан квадрату удаљености.Губитак ширења у слободном простору је ЛС=20лг(4πд/λ).Ако је јединица удаљености д м, а јединица фреквенције ф МХз, онда је ЛС= -27,56+20лгд+20лгф.

УХФ РФИД систем је заснован на механизму бежичног преноса енергије.Пасивна ознака нема сопствено напајање.Потребно је да прими енергију радио фреквенције коју емитује читач и успостави једносмерно напајање путем исправљања удвостручавања напона, што значи да успостави једносмерно напајање преко Дицксон пумпе за пуњење.

Применљива комуникацијска удаљеност ваздушног интерфејса УХФ РФИД углавном је одређена снагом преноса читача и основним губитком ширења у простору.Снага преноса РФИД читача УХФ опсега обично је ограничена на 33 дБм.Из основне формуле за губитак пропагације, занемарујући све друге могуће губитке, може се израчунати РФ снага која стиже до ознаке путем бежичног преноса енергије.Однос између комуникацијске удаљености УХФ РФИД ваздушног интерфејса и основног губитка ширења и РФ снаге која стиже до ознаке приказани су у табели:

Из табеле се може видети да УХФ РФИД бежични пренос снаге има карактеристике великог губитка преноса.Пошто је РФИД у складу са националним правилима комуникације на кратким растојањима, моћ преноса читача је ограничена, тако да ознака може да обезбеди малу снагу.Како се раздаљина комуникације повећава, енергија радио фреквенције коју прима пасивна ознака опада у складу са фреквенцијом, а капацитет напајања брзо се смањује.

2. Имплементирајте напајање напајањем пуњењем и пражњењем кондензатора за складиштење енергије на чипу

(1) Карактеристике пуњења и пражњења кондензатора

Пасивне ознаке користе бежични пренос енергије за добијање енергије, претварају је у једносмерни напон, пуне и чувају кондензаторе на чипу, а затим напајају оптерећење кроз пражњење.Дакле, процес напајања пасивних ознака је процес пуњења и пражњења кондензатора.Процес успостављања је чисти процес пуњења, а процес напајања је процес пражњења и допунског пуњења.Додатно пуњење мора почети пре него што напон пражњења достигне минимални напон напајања чипа.

(2) Параметри пуњења и пражњења кондензатора

1) Параметри пуњења

Дужина времена пуњења: τЦ=РЦ×Ц

Напон пуњења:

струја пуњења:

где је РЦ отпорник за пуњење, а Ц кондензатор за складиштење енергије.

2) Параметри пражњења

Дужина времена пражњења: τД=РД×Ц

Напон пражњења:

Струја пражњења:

У формули, РД је отпор пражњења, а Ц је кондензатор за складиштење енергије.

Горе су приказане карактеристике напајања пасивних тагова.То није ни извор константног напона ни извор константне струје, већ пуњење и пражњење кондензатора за складиштење енергије.Када је кондензатор за складиштење енергије на чипу напуњен изнад радног напона В0 кола чипа, он може да напаја ознаку.Када кондензатор за складиштење енергије почне да испоручује напајање, његов напон напајања почиње да опада.Када падне испод радног напона чипа В0, кондензатор за складиштење енергије губи способност напајања и чип не може да настави да ради.Према томе, ознака ваздушног интерфејса треба да има довољан капацитет да поново напуни ознаку.

Може се видети да је режим напајања пасивних тагова погодан за карактеристике рафалне комуникације, а за напајање пасивних тагова је потребна и подршка непрекидног пуњења.

3 Биланс понуде и тражње

Плутајуће напајање за пуњење је још један начин напајања, а капацитет пливајућег напајања за пуњење је прилагођен капацитету пражњења.Али сви они имају заједнички проблем, то јест, напајање УХФ РФИД пасивних ознака треба да уравнотежи понуду и потражњу.

(1) Режим напајања балансира између понуде и потражње за брзу комуникацију

Тренутни стандард ИСО/ИЕЦ18000-6 за УХФ РФИД пасивне ознаке припада рафалном комуникационом систему.За пасивне ознаке, сигнал се не емитује током периода пријема.Иако период одзива прима носећи талас, он је еквивалентан стицању извора осциловања, тако да се може сматрати симплексним радом.Начин.За ову апликацију, ако се период пријема користи као период пуњења кондензатора за складиштење енергије, а период одговора је период пражњења кондензатора за складиштење енергије, једнака количина пуњења и пражњења за одржавање равнотеже понуде и потражње постаје неопходан услов за одржавање нормалног рада система.Из механизма напајања горе поменуте УХФ РФИД пасивне ознаке може се знати да напајање УХФ РФИД пасивне ознаке није ни извор константне струје ни извор константног напона.Када се кондензатор за складиштење енергије ознаке напуни до напона већег од нормалног радног напона кола, почиње напајање;када се кондензатор за складиштење енергије испразни до напона нижег од нормалног радног напона кола, напајање се прекида.

За комуникацију рафала, као што је пасивни таг УХФ РФИД ваздушни интерфејс, пуњење се може напунити пре него што ознака пошаље рафал одговора, довољно да се обезбеди да се може одржати довољан напон док се одговор не заврши.Стога, поред довољно јаког радио-фреквентног зрачења које ознака може да прими, од чипа се такође захтева да има довољно велики капацитет на чипу и довољно дуго време пуњења.Потрошња енергије одговора ознаке и време одзива такође морају бити прилагођени.Због удаљености између ознаке и читача, време одзива је различито, површина кондензатора за складиштење енергије је ограничена и других фактора, може бити тешко уравнотежити понуду и потражњу у временској подели.

(2) Плутајући режим напајања за континуирану комуникацију

За континуирану комуникацију, како би се одржало непрекидно напајање кондензатора за складиштење енергије, он мора бити испражњен и напуњен истовремено, а брзина пуњења је слична брзини пражњења, односно капацитет напајања се одржава пре него што комуникација је прекинута.

Идентификација радио-фреквенције пасивне ознаке кода и УХФ РФИД пасивна ознака тренутног стандарда ИСО/ИЕЦ18000-6 имају заједничке карактеристике.Стање пријема ознаке треба демодулирати и декодирати, а стање одговора треба модулирати и послати.Стога га треба дизајнирати у складу са континуираном комуникацијом.Таг чип систем напајања.Да би брзина пуњења била слична брзини пражњења, већина енергије коју прими ознака мора да се искористи за пуњење.

Заједнички РФ ресурси

1. РФ фронт-енд за пасивне ознаке

Пасивне ознаке се не користе само као извор напајања ознака и разгледница за радио-фреквентну енергију читача, већ што је још важније, пренос сигнала инструкција од читача до ознаке и пренос сигнала одговора од ознаке до читача су реализоване путем бежичног преноса података.Енергију радио фреквенције коју прима ознака треба поделити на три дела, који се користе за чип за успостављање напајања, демодулацију сигнала (укључујући командни сигнал и сат синхронизације) и обезбеђивање носиоца одговора.

Режим рада тренутног стандардног УХФ РФИД има следеће карактеристике: канал за силазну везу усваја режим емитовања, а канал узлазне везе усваја режим дељења више ознака једноканалног секвенцијског одговора.Дакле, у погледу преноса информација спада у симплекс начин рада.Међутим, пошто сама ознака не може да обезбеди носач преноса, одговор ознаке треба да обезбеди носач уз помоћ читача.Стога, када ознака одговори, што се тиче стања слања, оба краја комуникације су у дуплекс радном стању.

У различитим радним стањима, јединице кола које се активирају помоћу ознаке су различите, а снага потребна за рад различитих јединица кола је такође различита.Сва енергија долази од енергије радио фреквенције коју прима ознака.Стога је неопходно контролисати дистрибуцију РФ енергије разумно и када је то прикладно.

2. Примена РФ енергије у различитим радним сатима

Када ознака уђе у РФ поље читача и почне да ствара снагу, без обзира који сигнал читач шаље у овом тренутку, ознака ће сву примљену РФ енергију испоручити у коло исправљача за удвостручење напона да напуни кондензатор за складиштење енергије на чипу. , чиме се успоставља напајање чипа.

Када читач емитује командни сигнал, преносни сигнал читача је сигнал кодиран командним подацима и амплитудом модулисаном секвенцом проширеног спектра.Постоје компоненте носиоца и компоненте бочног појаса које представљају командне податке и секвенце проширеног спектра у сигналу који прима таг.Укупна енергија, енергија носиоца и компоненте бочног појаса примљеног сигнала су повезане са модулацијом.У овом тренутку, модулациона компонента се користи за пренос информација о синхронизацији команде и секвенце проширеног спектра, а укупна енергија се користи за пуњење кондензатора за складиштење енергије на чипу, који истовремено почиње да снабдева напајање на чипу коло за екстракцију синхронизације и јединица кола за демодулацију командног сигнала.Због тога, током периода када читач пошаље инструкцију, енергија радио фреквенције коју прима таг користи се за наставак пуњења ознаке, издвајање сигнала синхронизације, демодулацију и идентификацију сигнала инструкције.Кондензатор за складиштење енергије ознаке је у стању напајања са плутајућим пуњењем.

Када ознака реагује на читач, емитовани сигнал читача је сигнал који је модулисан амплитудом такта под-брзине брзине чипа проширеног спектра.У сигналу који прима ознака, постоје компоненте носиоца и компоненте бочног појаса које представљају такт под-брзине брзине чипа проширеног спектра.У овом тренутку, компонента модулације се користи за пренос информација о брзини чипа и такту брзине секвенце проширеног спектра, а укупна енергија се користи за пуњење кондензатора за складиштење енергије на чипу и модулацију примљених података и слање одговора на читалац.Коло за екстракцију синхронизације чипа и склоп за модулацију сигнала одговора напајају напајање.Стога, током периода када читач прими одговор, ознака прима радиофреквентну енергију и користи се за наставак пуњења, сигнал синхронизације чипа се издваја и подаци о одговору се модулирају и одговор се шаље.Кондензатор за складиштење енергије ознаке је у стању напајања са плутајућим пуњењем.

Укратко, поред тога што ознака улази у РФ поље читача и почиње да успоставља период напајања, ознака ће сву примљену РФ енергију испоручити у коло исправљача за удвостручење напона да напуни кондензатор за складиштење енергије на чипу, чиме се успоставља чип за напајање.Након тога, ознака издваја синхронизацију из примљеног радио фреквенцијског сигнала, имплементира демодулацију команде или модулира и преноси податке одговора, од којих сви користе примљену енергију радио фреквенције.

3. Захтеви за РФ енергију за различите примене

(1) Захтеви за РФ енергију за бежични пренос енергије

Бежични пренос енергије успоставља напајање за ознаку, тако да је потребан и довољан напон за покретање кола чипа и довољна снага и способност континуираног напајања.

Напајање бежичног преноса енергије је успостављање напајања примањем енергије РФ поља читача и исправљањем удвостручавања напона када ознака нема напајање.Због тога је његова пријемна осетљивост ограничена падом напона предње детекционе диодне цеви.За ЦМОС чипове, осетљивост пријема исправљања удвостручавања напона је између -11 и -0,7 дБм, то је уско грло пасивних ознака.

(2) Захтеви за РФ енергију за детекцију примљеног сигнала

Док исправљање удвостручавања напона успоставља напајање чипа, ознака треба да подели део примљене енергије радио фреквенције да би обезбедио коло за детекцију сигнала, укључујући детекцију командног сигнала и детекцију синхроног сата.Пошто се детекција сигнала врши под условом да је успостављено напајање ознаке, осетљивост демодулације није ограничена падом напона предње детекционе диодне цеви, тако да је осетљивост пријема много већа од бежичне снаге. осетљивост пријема преноса, а припада детекцији амплитуде сигнала и не постоји захтев за снагом снаге.

(3) Захтеви за РФ енергију за одговор ознаке

Када ознака одговори на слање, поред откривања синхроног сата, она такође треба да изврши псеудо-ПСК модулацију на примљеном носачу (који садржи омотач модулације такта) и реализује обрнути пренос.У овом тренутку је потребан одређени ниво снаге, а његова вредност зависи од удаљености читача до ознаке и осетљивости читача на пријем.Пошто радно окружење читача омогућава коришћење сложенијих дизајна, пријемник може да имплементира нискошумни фронт-енд дизајн, а идентификација радио фреквенције кодне поделе користи модулацију проширеног спектра, као и појачање проширеног спектра и појачање ПСК система. , осетљивост читача може бити дизајнирана да буде довољно висока.Тако да су захтеви за повратни сигнал етикете довољно смањени.

Да сумирамо, снага радио фреквенције коју прима таг се углавном додељује као енергија исправљања удвостручавања напона бежичног преноса енергије, а затим се додељује одговарајућа количина нивоа детекције сигнала ознаке и одговарајућа количина повратне енергије модулације да би се постигла разумна енергија дистрибуцију и обезбедити непрекидно пуњење кондензатора за складиштење енергије.је могућ и разуман дизајн.

Може се видети да енергија радио фреквенције коју примају пасивни тагови има различите захтеве примене, тако да је потребан дизајн дистрибуције радио фреквенције;захтеви за примену радиофреквентне енергије у различитим радним периодима су различити, па је неопходно имати пројектовање радио-фреквентне дистрибуције енергије према потребама различитих радних периода;Различите апликације имају различите захтеве за РФ енергију, међу којима бежични пренос енергије захтева највише енергије, тако да би алокација РФ енергије требало да се фокусира на потребе бежичног преноса енергије.

УХФ РФИД пасивне ознаке користе бежични пренос енергије за успостављање напајања ознаке.Због тога је ефикасност напајања изузетно ниска, а способност напајања веома слаба.Чип за ознаке мора бити дизајниран са ниском потрошњом енергије.Коло чипа се напаја пуњењем и пражњењем кондензатора за складиштење енергије на чипу.Због тога, да би се обезбедио непрекидан рад налепнице, кондензатор за складиштење енергије мора се непрекидно пунити.Енергија радио фреквенције коју прима ознака има три различите примене: исправљање удвостручавања напона за напајање, пријем и демодулацију командног сигнала и модулацију и пренос сигнала одговора.Међу њима, пријемна осетљивост исправљања удвостручавања напона је ограничена падом напона исправљачке диоде, која постаје ваздушни интерфејс.уско грло.Из тог разлога, пријем и демодулација сигнала и модулација и пренос сигнала одговора су основне функције које РФИД систем мора да обезбеди.Што је јача способност напајања исправљача за удвостручавање напона, то је производ конкурентнији.Стога је критеријум за рационалну дистрибуцију примљене РФ енергије у пројектовању система тагова да се што више повећа снабдевање РФ енергијом исправљањем удвостручавајућим напоном на претпоставци да се обезбеди демодулација примљеног сигнала и пренос одговора. сигнал.