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射频识别标签的工作原理及应用

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:标签通过耦合读写器发射的电磁波的能量来工作。根据发生在标签和读写器之间的射频信号的耦合类型分为线圈型天线标签、偶极子天线标签。某些应用要求射频识别标签的线圈天线外形很小,且需要一定的工作距离,如动物识别。偶极子天线适合于高频、微波工作的远距离射频识别系统。

射频识别标签的工作原理及应用

标签通过耦合读写器发射的电磁波的能量来工作。根据发生在标签和读写器之间的射频信号的耦合类型分为线圈型天线标签(电感耦合)、偶极子天线标签(电磁耦合)。

1.线圈型天线标签

线圈型天线标签的形状是一圈一圈的,工作原理是通过电感耦合激活芯片,应用的是变压器模型。由读卡器的天线产生的高频交变磁场穿过标签天线线圈横截面和线圈周围的空间时,标签内部会产生电磁感应电流,从而触发芯片电压阈值激活芯片,然后标签天线将芯片内的存储信息以载波信号形式发送反馈回读卡器,达到信息传递目的。当两个天线的频率一致时,两者谐振,效果最好。对于电感耦合天线,主要参数有线圈电感L、线圈面积S和天线Q值。其中Q值是衡量电感器件的主要参数,指电感器在某一频率的交流电压下工作时,所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比。Q值越高,其损耗越小,效率越高。

线圈型天线一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率有:125kHz、225kHz(100~10000匝)和13.56MHz(3~10匝)。由于磁场的作用距离在偏离线圈中心轴不远处其强度会急剧下降,所以识别作用距离短,一般小于1m,典型作用距离为10~20cm。但这一特点使其具有较高的保密性和安全性,可以用于信息安全识别、商品移动支付等领域

某些应用要求射频识别标签的线圈天线外形很小,且需要一定的工作距离,如动物识别。为了增大标签与读卡器之间的天线线圈互感量,通常在天线线圈内部插入具有高磁导率铁氧体材料,来弥补线圈横截面小的问题。(www.xing528.com)

2.偶极子天线标签

在远距离耦合的射频识别系统中,最常用的为对称形状的偶极子天线的标签,由两个粗细和长度均相同的导体作为天线臂。工作原理是基于空间电磁反向散射耦合激活芯片,应用的是雷达原理模型。读卡器发射出去的电磁波信号从偶极子天线中间的两个端点馈入,在偶极子的两臂上产生一定的电流分布,从而在天线周围空间激发起电磁场并激活芯片,并将自身芯片内存储信息以载波信号形式反射回读卡器。

偶极子天线分为三种类型,分别为半波偶极子天线、双线折叠偶极子天线、三线折叠偶极子天线。偶极子天线适合于高频、微波工作的远距离射频识别系统。典型的工作频率有:433MHz、915MHz、2.45GHz、5.8GHz。识别作用距离大于1m,典型作用距离为4~7m。

图2-54 线圈型天线标签和偶极子天线标签

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