Warta

Salaku bagian paling dasar tina téknologi Internet of Things pasip, tag pasip UHF RFID parantos seueur dianggo dina sajumlah ageung aplikasi sapertos ritel supermarket, logistik sareng gudang, arsip buku, traceability anti-pemalsuan, jsb. Ngan dina 2021, global. Jumlah pengiriman barang langkung ti 20 milyar.Dina aplikasi praktis, naon persisna chip tina tag pasip UHF RFID ngandelkeun kana suplai kakuatan?

Karakteristik catu daya tina tag pasip UHF RFID

1. Powered by kakuatan nirkabel

Transmisi daya nirkabel ngagunakeun radiasi éléktromagnétik nirkabel pikeun mindahkeun énergi listrik ti hiji tempat ka tempat anu sanés.Prosés gawéna nyaéta ngarobah énérgi listrik kana énérgi frekuensi radio ngaliwatan osilasi frekuensi radio, sareng énergi frekuensi radio dirobih janten énergi médan éléktromagnétik radio ngalangkungan antena pancar.Énergi médan éléktromagnétik radio nyebarkeun ngaliwatan rohangan sareng ngahontal anteneu anu nampi, teras dirobih deui kana énergi frekuensi radio ku antena anu nampi, sareng gelombang deteksi janten énergi DC.

Dina 1896, Italia Guglielmo Marchese Marconi nimukeun radio, nu sadar pangiriman sinyal radio sakuliah spasi.Dina 1899, Amérika Nikola Tesla ngusulkeun ide pikeun ngagunakeun transmisi daya nirkabel, sareng ngadegkeun anteneu anu jangkungna 60m, induktansi dimuat dina botton, kapasitansi dimuat di luhur di Colorado, ngagunakeun frékuénsi 150kHz pikeun input kakuatan 300kW.Ieu transmits ngaliwatan jarak nepi ka 42km, sarta ménta 10kW daya panarima nirkabel dina tungtung panarima.

Catu daya tag pasip UHF RFID nuturkeun ide ieu, sareng pamaca nyayogikeun kakuatan ka tag ngalangkungan frekuensi radio.Nanging, aya bédana ageung antara catu daya tag pasip UHF RFID sareng uji Tesla: frékuénsina ampir sapuluh rébu kali langkung luhur, sareng ukuran antena diréduksi ku sarébu kali.Kusabab leungitna transmisi nirkabel sabanding jeung kuadrat frékuénsi sarta sabanding jeung kuadrat jarak, éta jelas yén kanaékan leungitna transmisi badag.Modeu rambatan nirkabel pangbasajanna nyaéta rambatan rohangan bébas.Leungitna rambatan sabanding jeung kuadrat panjang gelombang rambatan jeung sabanding jeung kuadrat jarak.Leungitna rambatan rohangan bébas nyaéta LS=20lg(4πd/λ).Lamun hijian jarak d nyaeta m jeung unit frékuénsi f nyaéta MHz, mangka LS = -27,56+20lgd+20lgf.

Sistem UHF RFID dumasar kana mékanisme transmisi kakuatan nirkabel.Tag pasip teu gaduh catu daya sorangan.Perlu nampi énérgi frekuensi radio anu dipancarkeun ku pamaca sareng ngadamel catu daya DC ngalangkungan rectification duka kali tegangan, anu hartosna ngadamel catu daya DC ngalangkungan pompa muatan Dickson.

Jarak komunikasi lumaku tina panganteur hawa UHF RFID utamana ditangtukeun ku kakuatan transmisi nu maca jeung leungitna rambatan dasar dina spasi.UHF band RFID reader ngirimkeun kakuatan biasana dugi ka 33dBm.Tina rumus leungitna rambatan dasar, teu malire karugian anu sanés, kakuatan RF anu ngahontal tag ngaliwatan transmisi daya nirkabel tiasa diitung.Hubungan antara jarak komunikasi antarbeungeut hawa UHF RFID sareng leungitna rambatan dasar sareng kakuatan RF anu ngahontal tag dipidangkeun dina tabél:

Ieu bisa ditempo ti tabél yén UHF RFID transmisi kakuatan nirkabel boga ciri leungitna transmisi badag.Kusabab RFID sasuai jeung aturan komunikasi jarak pondok nasional, kakuatan transmisi pamaca diwatesan, jadi tag bisa nyadiakeun kakuatan low.Nalika jarak komunikasi ningkat, énergi frekuensi radio anu ditampi ku tag pasip turun dumasar kana frékuénsi, sareng kapasitas catu daya turun gancang.

2. Nerapkeun catu daya ku ngecas na discharging on-chip kapasitor neundeun énergi

(1) Kapasitor muatan jeung discharge ciri

Tag pasip ngagunakeun transmisi daya nirkabel pikeun ménta énergi, ngarobah kana tegangan DC, ngecas tur nyimpen kapasitor on-chip, lajeng nyadiakeun kakuatan ka beban ngaliwatan ngurangan.Ku alatan éta, prosés catu daya tag pasip nyaéta prosés ngecas sareng ngecas kapasitor.Prosés ngadegkeun nyaéta prosés ngecas murni, sarta prosés catu daya nyaéta prosés ngurangan jeung ngecas suplemén.Ngecas tambahan kudu dimimitian saméméh tegangan ngurangan ngahontal tegangan suplai minimum chip.

(2) Parameter muatan sareng discharge kapasitor

1) Parameter ngecas

Panjang waktos ngecas: τC=RC×C

Tegangan ngecas:

ngecas ayeuna:

dimana RC nyaéta résistor ngecas sareng C nyaéta kapasitor neundeun énergi.

2) Parameter ngurangan

Panjangna waktu ngaleupas: τD=RD×C

tegangan kaluaran:

Discharge ayeuna:

Dina rumus, RD nyaéta résistansi discharge, sareng C nyaéta kapasitor panyimpen énergi.

Di luhur nunjukkeun ciri catu daya tina tag pasip.Ieu sanes sumber tegangan konstan atawa sumber arus konstan, tapi ngecas na discharging tina kapasitor neundeun énergi.Nalika kapasitor panyimpen énergi on-chip dieusi luhureun tegangan kerja V0 sirkuit chip, éta tiasa nyayogikeun kakuatan ka tag.Nalika kapasitor panyimpen énergi mimiti nyayogikeun kakuatan, tegangan catu dayana mimiti turun.Nalika ragrag handap tegangan operasi chip V0, kapasitor neundeun énergi leungit kamampuhan catu daya sarta chip teu bisa neruskeun jalan.Ku alatan éta, tag panganteur hawa kudu boga kapasitas cukup pikeun ngecas tag.

Éta tiasa katingali yén mode catu daya tag pasip cocog pikeun karakteristik komunikasi burst, sareng catu daya tag pasip ogé peryogi dukungan ngecas kontinyu.

3 Kasaimbangan suplai jeung paménta

Ngambang ngecas catu daya nyaéta métode catu daya sejen, sarta kapasitas catu daya ngecas floating diadaptasi kana kapasitas discharging.Tapi aranjeunna sadayana gaduh masalah umum, nyaéta, catu daya tina tag pasip UHF RFID kedah nyaimbangkeun suplai sareng paménta.

(1) Pasokan jeung paménta kasaimbangan mode suplai kakuatan pikeun komunikasi burst

Standar ayeuna ISO / IEC18000-6 tina tag pasip UHF RFID milik sistem komunikasi burst.Pikeun tag pasip, teu aya sinyal anu dikirimkeun salami periode nampi.Sanajan periode respon narima gelombang pamawa, éta sarua jeung acquiring sumber osilasi, ku kituna bisa dianggap salaku karya simpléks.Jalan.Pikeun aplikasi ieu, lamun periode narima dipaké salaku periode ngecas tina kapasitor neundeun énergi, sarta periode respon nyaéta periode discharging tina kapasitor neundeun énergi, jumlah sarua muatan jeung ngurangan pikeun ngajaga kasaimbangan suplai jeung paménta jadi. kaayaan diperlukeun pikeun ngajaga operasi normal tina sistem.Éta tiasa dipikanyaho tina mékanisme catu daya tina tag pasip UHF RFID anu disebatkeun di luhur yén catu daya tag pasip UHF RFID sanés sumber arus konstan atanapi sumber tegangan konstan.Nalika kapasitor panyimpen énergi tag dieusi kana tegangan anu langkung luhur tibatan tegangan kerja normal sirkuit, catu daya dimimitian;nalika kapasitor neundeun énergi tag ieu discharged ka tegangan leuwih handap tegangan operasi normal tina sirkuit, catu daya dieureunkeun.

Pikeun komunikasi burst, kayaning tag pasip UHF RFID panganteur hawa, muatan bisa boga muatan saméméh tag ngirim burst respon, cukup pikeun mastikeun yén tegangan cukup bisa dijaga dugi respon réngsé.Ku alatan éta, salian radiasi frékuénsi radio cukup kuat yén tag bisa nampa, chip ogé diperlukeun pikeun boga cukup badag kapasitansi on-chip sarta waktu ngecas cukup lila.Konsumsi kakuatan réspon tag sareng waktos réspon ogé kedah diadaptasi.Kusabab jarak antara tag sareng pamaca, waktos réspon béda-béda, daérah kapasitor panyimpen énérgi diwatesan sareng faktor-faktor sanésna, meureun hésé pikeun nyaimbangkeun suplai sareng paménta dina divisi waktos.

(2) Modeu catu daya ngambang pikeun komunikasi kontinyu

Pikeun komunikasi kontinyu, dina raraga ngajaga catu daya uninterrupted tina kapasitor panyimpen énérgi, éta kudu discharged tur dieusi dina waktos anu sareng, sarta speed ngecas téh sarupa jeung speed discharging, nyaeta, kapasitas catu daya dijaga saméméh. komunikasi téh terminated.

Kode tag pasip division idéntifikasi frékuénsi radio jeung UHF RFID tag pasip ayeuna standar ISO / IEC18000-6 boga ciri umum.Kaayaan panampi tag kedah didemodulasi sareng didekodekeun, sareng kaayaan réspon kedah dimodulasi sareng dikirim.Ku alatan éta, kudu dirancang nurutkeun komunikasi kontinyu.Sistim catu daya chip tag.Supados laju ngecas sami sareng laju ngecas, seueur énergi anu ditampi ku tag kedah dianggo pikeun ngecas.

sumberdaya RF dibagikeun

1. RF hareup-tungtung pikeun tag pasip

Tag pasip henteu ngan ukur dianggo salaku sumber kakuatan tina tag sareng kartu pos pikeun énergi frekuensi radio ti pamiarsa, tapi anu langkung penting, pangiriman sinyal instruksi ti pamaca ka tag sareng pangiriman sinyal réspon ti tag ka pamaca nyaéta. diwujudkeun ngaliwatan pangiriman data nirkabel.Énergi frekuensi radio anu ditampi ku tag kedah dibagi kana tilu bagian, masing-masing dianggo pikeun chip pikeun ngadegkeun catu daya, demodulasi sinyal (kalebet sinyal paréntah sareng jam sinkronisasi) sareng nyayogikeun pamawa réspon.

Modeu kerja tina standar UHF RFID ayeuna gaduh ciri-ciri ieu: saluran downlink ngadopsi mode siaran, sareng saluran uplink ngadopsi mode respon sekuen saluran tunggal multi-tag.Ku alatan éta, dina hal pangiriman informasi, éta milik mode simpléks operasi.Sanajan kitu, saprak tag sorangan teu bisa nyadiakeun pamawa transmisi, respon tag perlu nyadiakeun pamawa kalayan bantuan nu maca.Ku alatan éta, nalika tag ngabales, sajauh kaayaan ngirim, duanana tungtung komunikasi dina kaayaan gawé duplex.

Dina kaayaan kerja anu béda, unit sirkuit anu dianggo ku tag béda, sareng kakuatan anu dipikabutuh pikeun unit sirkuit anu béda ogé béda.Sadaya kakuatan asalna tina énergi frekuensi radio anu ditampi ku tag.Ku alatan éta, perlu ngadalikeun distribusi énergi RF sacara wajar sareng nalika luyu.

2. aplikasi énergi RF dina jam gawé béda

Nalika tag asup kana widang RF pamaca sarta mimiti ngawangun kakuatan, euweuh urusan naon sinyal nu maca ngirimkeun dina waktos ieu, tag bakal nyadiakeun sagala énergi RF narima ka sirkuit panyaarah tegangan-ganda kali sapoé pikeun ngecas kapasitor panyimpen énergi on-chip. , kukituna ngadegkeun catu daya chip urang.

Nalika pamaca ngirimkeun sinyal paréntah, sinyal transmisi pamaca nyaéta sinyal anu disandi ku data paréntah sareng amplitudo dimodulasi ku sekuen spéktrum sumebar.Aya komponén pamawa sareng komponén sideband ngalambangkeun data paréntah sareng nyebarkeun sekuen spéktrum dina sinyal anu ditampi ku tag.Total énergi, énergi pamawa, sareng komponén sideband tina sinyal anu ditampi aya hubunganana sareng modulasi.Dina waktos ayeuna, komponén modulasi dianggo pikeun ngirimkeun inpormasi sinkronisasi paréntah sareng sekuen spéktrum panyebaran, sareng énergi total dianggo pikeun ngecas kapasitor panyimpen énergi on-chip, anu sakaligus mimiti nyayogikeun kakuatan ka on-chip. sirkuit ekstraksi sinkronisasi dan unit sirkuit demodulasi sinyal perintah.Ku alatan éta, dina mangsa nu maca ngirim hiji instruksi, énergi frékuénsi radio narima tag dipaké pikeun tag terus ngecas, nimba sinyal sinkronisasi, demodulate sarta ngaidentipikasi sinyal instruksi.Kapasitor panyimpen énergi tag aya dina kaayaan catu daya muatan ngambang.

Nalika tag ngabales ka pamaca, sinyal anu dikirimkeun tina pamaca nyaéta sinyal anu dimodulasi ku amplitudo spéktrum sumebarna spéktrum chip laju sub-rate jam.Dina sinyal anu ditampi ku tag, aya komponén pamawa sareng komponén sideband ngalambangkeun spéktrum sumebarna jam sub-rate chip.Dina waktos ayeuna, komponén modulasi dianggo pikeun ngirimkeun laju chip sareng inpormasi jam laju tina sekuen spéktrum panyebaran, sareng énergi total dianggo pikeun ngeusi kapasitor panyimpen énergi on-chip sareng modulasi data anu ditampi sareng ngirim réspon kana pamaca.Sirkuit ékstraksi sinkronisasi chip jeung sinyal respon modulasi sirkuit Unit suplai kakuatan.Ku alatan éta, salila periode nalika nu maca narima respon, tag narima énergi frékuénsi radio sarta dipaké pikeun tag neruskeun ngecas, sinyal sinkronisasi chip ieu sasari jeung data respon dimodulasi sarta respon dikirim.Kapasitor panyimpen énergi tag aya dina kaayaan catu daya muatan ngambang.

Pondokna, salian tag asup kana widang RF pamaca sarta mimiti ngadegkeun periode catu daya, tag bakal nyadiakeun sagala énergi RF narima kana sirkuit panyaarah tegangan-ganda kali ngisi muatan kapasitor panyimpen énergi on-chip, sahingga ngadegkeun. suplai kakuatan chip.Salajengna, tag nimba sinkronisasi tina sinyal frekuensi radio anu ditampi, ngalaksanakeun demodulasi paréntah, atanapi modulasi sareng ngirimkeun data réspon, anu sadayana nganggo énergi frekuensi radio anu ditampi.

3. syarat énergi RF pikeun aplikasi béda

(1) Syarat énergi RF pikeun pangiriman kakuatan nirkabel

Mindahkeun kakuatan nirkabel ngadegkeun catu daya pikeun tag, ku kituna merlukeun duanana tegangan cukup pikeun ngajalankeun sirkuit chip, sarta kakuatan cukup jeung kamampuhan catu daya kontinyu.

Pasokan kakuatan transmisi daya nirkabel nyaéta pikeun netepkeun catu daya ku nampi énergi médan RF tina pamaca sareng panyampurnaan duka kali tegangan nalika tag henteu ngagaduhan catu daya.Ku alatan éta, sensitipitas narima na diwatesan ku serelek tegangan tina tube dioda deteksi hareup-tungtung.Pikeun chip CMOS, sensitipitas narima tegangan duka kali rectification nyaeta Antara -11 na -0.7dBm, éta bottleneck tag pasip.

(2) syarat énergi RF pikeun deteksi sinyal narima

Nalika rectification duka kali tegangan netepkeun catu daya chip, tag kedah ngabagi bagian tina énergi frekuensi radio anu ditampi pikeun nyayogikeun sirkuit deteksi sinyal, kalebet deteksi sinyal paréntah sareng deteksi jam sinkron.Kusabab deteksi sinyal dilaksanakeun dina kaayaan catu daya tina tag geus ngadegkeun, sensitipitas demodulasi teu diwatesan ku turunna tegangan tina tabung dioda deteksi hareup-tungtung, jadi sensitipitas narima leuwih luhur batan kakuatan nirkabel. transmisi narima sensitipitas, sarta eta milik deteksi amplitudo sinyal, sarta euweuh sarat kakuatan kakuatan.

(3) syarat énergi RF pikeun respon tag

Nalika tag ngabales ngirim, salian pikeun ngadeteksi jam sinkron, éta ogé kedah ngalakukeun modulasi pseudo-PSK dina pamawa anu ditampi (ngandung amplop modulasi jam) sareng ngawujudkeun transmisi sabalikna.Dina waktu ieu, tingkat kakuatan nu tangtu diperlukeun, sarta nilaina gumantung kana jarak pamaca ka tag jeung sensitipitas nu maca pikeun nampa.Kusabab lingkungan kerja anu maca ngamungkinkeun ngagunakeun desain anu langkung kompleks, panampi tiasa ngalaksanakeun desain hareup-tungtung anu rendah, sareng idéntifikasi frekuensi radio divisi kode ngagunakeun modulasi spéktrum sumebar, ogé gain spéktrum sumebar sareng gain sistem PSK. , sensitipitas nu maca bisa dirancang jadi cukup luhur.Ku kituna sarat pikeun sinyal balik tina labél anu cukup ngurangan.

Pikeun nyimpulkeun, kakuatan frekuensi radio anu ditampi ku tag utamina dialokasikeun salaku énérgi panyampurnaan voltase transmisi listrik nirkabel, teras jumlah tingkat deteksi sinyal tag anu pas sareng jumlah énergi modulasi anu pas dialokasikeun pikeun ngahontal énergi anu lumayan. distribusi sareng mastikeun ngecas kontinyu tina kapasitor neundeun énergi.mangrupakeun rarancang mungkin tur lumrah.

Éta tiasa katingali yén énergi frekuensi radio anu ditampi ku tag pasip ngagaduhan sababaraha syarat aplikasi, janten peryogi desain distribusi kakuatan frekuensi radio;sarat aplikasi énergi frékuénsi radio dina période kerja anu béda-béda béda, ku kituna perlu gaduh desain distribusi kakuatan frekuensi radio luyu sareng kabutuhan période kerja anu béda;Aplikasi anu béda-béda gaduh syarat anu béda pikeun énergi RF, diantarana transmisi kakuatan nirkabel butuh kakuatan anu paling ageung, janten alokasi kakuatan RF kedah difokuskeun kana kabutuhan transmisi listrik nirkabel.

Tag pasip UHF RFID nganggo transmisi daya nirkabel pikeun ngadamel catu daya tag.Ku alatan éta, efisiensi catu daya pisan rendah sareng kamampuan catu daya lemah pisan.Chip tag kudu dirancang kalayan konsumsi kakuatan low.Sirkuit chip ieu Powered by ngecas na discharging on-chip kapasitor neundeun énergi.Ku alatan éta, dina urutan pikeun mastikeun operasi kontinyu tina labél, nu kapasitor neundeun énergi kudu terus dicas.Énergi frekuensi radio anu ditampi ku tag gaduh tilu aplikasi anu béda: rectification ganda-tegangan pikeun catu daya, panarimaan sinyal paréntah sareng demodulasi, sareng modulasi sareng transmisi sinyal respon.Di antarana, sensitipitas narima rectification ganda-tegangan diwatesan ku serelek tegangan tina dioda panyaarah, nu jadi panganteur hawa.bottleneck.Ku sabab kitu, panarimaan sinyal sareng demodulasi sareng modulasi sareng transmisi sinyal respon mangrupikeun fungsi dasar anu kedah dipastikeun ku sistem RFID.The kuat kamampuhan catu daya tina tegangan doubler panyaarah tag, beuki kalapa produk.Ku alatan éta, kriteria pikeun rasional ngadistribusikaeun énérgi RF anu katampi dina desain sistem tag nyaéta ningkatkeun suplai énergi RF ku rectification doubler tegangan saloba mungkin dina premis pikeun mastikeun demodulasi sinyal anu ditampi sareng pangiriman réspon. sinyal.