射頻識別電路

① 無線通信和射頻電路有什麼區別

【1】前者是偏重通信協議，就業方向為底層協議的研發，主要是從事嵌入版式方面的軟體工程權師。後者是就業方向為高頻硬體工程師，主要是從事射頻通信電路的設計和一些射頻元器件的研發，如LNA,PA,SAW,RF switch,調制解調晶元等。
【2】無線通信：無線通信主要包括微波通信和衛星通信。微波是一種無線電波，它傳送的距離一般只有幾十千米。但微波的頻帶很寬，通信容量很大。微波通信每隔幾十千米要建一個微波中繼站。衛星通信是利用通信衛星作為中繼站在地面上兩個或多個地球站之間或移動體之間建立微波通信聯系。
【3】射頻電路：射頻簡稱RF射頻就是射頻電流，它是一種高頻交流變化電磁波的簡稱。每秒變化小於1000次的交流電稱為低頻電流，大於1000次的稱為高頻電流，而射頻就是這樣一種高頻電流。有線電視系統就是採用射頻傳輸方式的在電子學理論中，電流流過導體，導體周圍會形成磁場；交變電流通過導體，導體周圍會形成交變的電磁場，稱為電磁波。

② 射頻識別中，125kHz、225kHz和13．56MHz的頻率指的是什麼，是不是收發晶元的頻率與震盪電路的頻率有關嗎

射頻識別中，125kHz、225kHz和13．56MHz的頻率---指的是晶振的頻率，你可以找日本KDS上海唐輝電子 FAE胡新武先生解決

③ 電子標簽的射頻前端電路是模擬還是數字的

RFID標簽晶元的ASK解調電路，採用包絡檢波方式和脈沖調制技術(頻移鍵控版FSK和相移鍵控PSK)
概念解析：調制權方式按照調制信號的性質分為模擬調制和數字調制兩類；按照載波的形式分為連續波調制和脈沖調制兩類。模擬調制有調幅(AM)、調頻(FM)和調相(PM)。數字調制有振幅鍵控（ASK）、移頻鍵控(FSK)、移相鍵控(PSK)和差分移相鍵控 (DPSK)等。脈沖調制有脈幅調制(PAM)、脈寬調制（PDM）、脈頻調制（PFM）、脈位調制(PPM)、脈碼調制(PCM)和增量調制（ΔM）。

④ RFID技術是什麼應用的行業多嗎

RFID技術是指射頻識別技術。RFID技術的應用非常廣泛，典型應用有動物晶片、汽車晶片防盜器、門禁管制、停車場管制、生產線自動化、物料管理。其原理為閱讀器與標簽之間進行非接觸式的數據通信，達到識別目標的目的。

射頻識別技術是自動識別技術的一種，通過無線射頻方式進行非接觸雙向數據通信，利用無線射頻方式對記錄媒體（電子標簽或射頻卡）進行讀寫，從而達到識別目標和數據交換的目的，其被認為是21世紀最具發展潛力的信息技術之一。

(4)射頻識別電路擴展閱讀：

RFID技術的基本工作原理並不復雜：標簽進入閱讀器後，接收閱讀器發出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發送出存儲在晶元中的產品信息（Passive Tag，無源標簽或被動標簽），或者由標簽主動發送某一頻率的信號（Active Tag，有源標簽或主動標簽），閱讀器讀取信息並解碼後，送至中央信息系統進行有關數據處理。

一套完整的RFID系統， 是由閱讀器與電子標簽也就是所謂的應答器及應用軟體系統三個部分所組成，其工作原理是閱讀器（Reader）發射一特定頻率的無線電波能量，用以驅動電路將內部的數據送出，此時Reader便依序接收解讀數據， 送給應用程序做相應的處理。

以RFID 卡片閱讀器及電子標簽之間的通訊及能量感應方式來看大致上可以分成：感應耦合及後向散射耦合兩種。一般低頻的RFID大都採用第一種方式，而較高頻大多採用第二種方式。

閱讀器根據使用的結構和技術不同可以是讀或讀/寫裝置，是RFID系統信息控制和處理中心。閱讀器通常由耦合模塊、收發模塊、控制模塊和介面單元組成。閱讀器和標簽之間一般採用半雙工通信方式進行信息交換，同時閱讀器通過耦合給無源標簽提供能量和時序。在實際應用中，可進一步通過Ethernet或WLAN等實現對物體識別信息的採集、處理及遠程傳送等管理功能。

⑤ RFID電子標簽電路組成及原理

一個完整超高頻無源RFID標簽由天線和標簽晶元兩部分組成，其中，標簽晶元一般包括以下幾部分電路：
- 電源恢復電路
- 電源穩壓電路
- 反向散射調制電路
- 解調電路
- 時鍾恢復/產生電路
- 啟動信號產生電路
- 參考源產生電路
- 控制單元
- 存儲器
電源恢復電路

電源恢復電路將RFID標簽天線所接收到的超高頻信號通過整流、升壓等方式轉換為直流電壓，為晶元工作提供能量。
電源恢復電路具有多種可行的電路結構。如圖2所示是目前常用的幾種電源恢復電路[3][4]。
在這些電源恢復電路中，並不存在最理想的電路結構，每種電路都有各自的優點及缺陷[3]。在不同的負載情況、不同的輸入電壓情況、不同的輸出電壓要求以及可用的工藝條件下，需要選擇不同的電路以使其達到最優的性能。圖2(a)所示的多級二極體倍壓電路，一般採用肖特基勢壘二極體。它具有倍壓效率高、輸入信號幅度小的優點，應用十分廣泛[5]。但是，一般代工廠的普通CMOS工藝不提供肖特基勢壘二極體，在工藝的選擇上會給設計者帶來麻煩。圖2(b)是用接成二極體形式的PMOS管來代替肖特基二極體，避免了工藝上的特殊要求。這種結構的倍壓電路需要有較高的輸入信號幅度，在輸出電壓較高時具有較好倍壓效率。圖2(c)是傳統的二極體全波整流電路。與Dickson倍壓電路相比，倍壓效果更好，但引入了更多的二極體元件，功率轉換效率一般略低於Dickson倍壓電路。另外，由於它的天線輸入端與晶元地分離，從天線輸入端向晶元看去，是一個電容隔直的全對稱結構，避免了晶元地與天線的相互影響，適合於與對稱天線（例如偶極子天線）相接。圖2(d)是許多文獻提出的全波整流電路的CMOS管解決方案[4]。在工藝受限的情況下，可以獲得較好的功率轉換效率，並且對輸入信號幅度的要求也相對較低[3]。 在一般的無源UHF RFID標簽的應用中，出於成本的考慮，希望晶元電路適合於普通CMOS工藝的製造。而遠距離讀寫的要求對電源恢復電路的功率轉換效率提出了較高的要求。為此，很多設計者採用標准CMOS工藝來實現肖特基勢壘二極體[6]，從而可以方便地採用多級Dickson倍壓電路結構來提高電源轉換的性能[3]。圖3所示是普通CMOS工藝製造的肖特基二極體結構示意圖。在設計中，不需要更改工藝步驟和掩膜板生成規則，只需在版圖上作一些修改，就可以製作出肖特基二極體。
圖4所示是在UMC 0.18um CMOS工藝下設計的幾種肖特基二極體的版圖。它們的直流特性測試曲線如圖5所示。從直流特性的測試結果上可以看到，標准CMOS工藝製造的肖特基二極體具有典型的二極體特性，並且開啟電壓只有0.2V左右，非常適合應用於RFID標簽。

3 電源穩壓電路

在輸入信號幅度較高時，電源穩壓電路必須能保證輸出的直流電源電壓不超過晶元所能承受的最高電壓；同時，在輸入信號較小時，穩壓電路所消耗的功率要盡量的小，以減小晶元的總功耗。
從穩壓原理上看，穩壓電路結構可以分為並聯式穩壓電路和串聯式穩壓電路兩種。並聯式穩壓電路的基本原理如圖6所示。
在RFID標簽晶元中，需要有一個較大電容值的儲能電容存儲足夠的電荷以供標簽在接收調制信號時，仍可在輸入能量較小的時刻（例如OOK調制中無載波發出的時刻），維持晶元的電源電壓。如果輸入能量過高，電源電壓升高到一定程度，穩壓電路中電壓感應器將控制泄流源將儲能電容上的多餘電荷釋放掉，以此達到穩壓的目的。圖7是其中一種並聯型穩壓電路。三個串聯的二極體D1、D2、D3與電阻R1組成電壓感應器，控制泄流管M1的柵極電壓。當電源電壓超過三個二極體開啟電壓之和後，M1柵極電壓升高，M1導通，開始對儲能電容C1放電。
另外一類穩壓電路的原理則是採用串聯式的穩壓方案。它的原理圖如圖8所示。基準電壓源是被設計成一個與電源電壓無關的參考源。輸出電源電壓經電阻分壓後與基準電壓相比較，通過運算放大器放大其差值來控制M1管的柵極電位，使得輸出電壓與參考源基本保持相同的穩定狀態。
這種串聯型穩壓電路可以輸出較為准確的電源電壓，但是由於M1管串聯在未穩壓電源與穩壓電源之間，在負載電流較大時，M1管上的壓降會造成較高的功耗損失。因此，這種電路結構一般應用於功耗較小的標簽電路中。

4 調制與解調電路

A．解調電路
出於減小晶元面積和功耗的考慮，目前大部分無源RFID標簽均採用了ASK調制。對於標簽晶元的ASK解調電路，常用的解調方式是包絡檢波的方式，如圖9所示[1]。
包絡檢波部分與電源恢復部分的倍壓電路基本相同，但是不必提供大的負載電流。在包絡檢波電路的末級並聯一個泄電流源。當輸入信號被調制時，輸入能量減小，泄流源將包絡輸出電壓降低，從而使得後面的比較器電路判斷出調制信號。由於輸入射頻信號的能量變化范圍較大，泄流源的電流大小必須能夠動態的進行調整，以適應近場、遠場不同場強的變化。例如，如果泄流電源的電流較小，在場強較弱時，可以滿足比較器的需要，但是當標簽處於場強很強的近場時，泄放的電流將不足以使得檢波後的信號產生較大的幅度變化，後級比較器無法正常工作。
在輸入載波未受調制時，泄流管M1的柵極電位與漏極電位相同，形成一個二極體接法的NMOS管，將包絡輸出鉗位在M1的閾值電壓附近，此時輸入功率與在M1上消耗的功率相平衡；當輸入載波受調制後，晶元輸入能量減小，而此時由於延時電路R1、C1的作用，M1的柵極電位仍然保持在原有電平上，M1上泄放的電流仍保持不變，這就使得包絡輸出信號幅度迅速減小；同樣，在載波恢復後，R1和C1的延時使得包絡輸出可以迅速回復到原有高電平。採用這種電路結構，並通過合理選擇R1、C1的大小以及M1的尺寸，即可滿足在不同場強下解調的需要。
包絡輸出後面所接的比較器電路也有多種可以選擇的方案，常用的有遲滯比較器、運算放大器等。也可以簡化為用反相器來實現。

B．調制電路
無源UHF RFID標簽一般採用反向散射的調制方法，即通過改變晶元輸入阻抗來改變晶元與天線間的反射系數，從而達到調制的目的。一般設計天線阻抗與晶元輸入阻抗使其在未調制時接近功率匹配，而在調制時，使其反射系數增加。常用的反向散射方法是在天線的兩個輸入端間並聯一個接有開關的電容，如圖11所示，調制信號通過控制開關的開啟，決定了電容是否接入晶元輸入端，從而改變了晶元的輸入阻抗。 5 啟動信號產生電路

電源啟動復位信號產生電路在RFID標簽中的作用是在電源恢復完成後，為數字電路的啟動工作提供復位信號。它的設計必須要考慮以下幾點問題[7]：
- 如果電源電壓上升時間過長，會使得復位信號的高電平幅度較低，達不到數字電路復位的需要；
- 啟動信號產生電路對電源的波動比較敏感，有可能因此產生誤動作；
- 靜態功耗必須盡可能的低。
通常，無源RFID標簽進入場區後，電源電壓上升的時間並不確定，有可能很長。這就要求設計的啟動信號產生電路產生啟動信號的時刻與電源電壓相關。圖12所示是一種常見的啟動信號產生電路[8]。
它的基本原理是利用電阻R0和NMOS管M1組成的支路產生一個相對固定的電壓Va，當電源電壓vdd超過NMOS管的閾值電壓後，Va電壓基本保持不變。隨著vdd的繼續升高，當電源電壓達到Va＋|Vtp|時，PMOS管M0導通使得Vb升高，而此前由於M0截止，Vb一直處於低電平。
這種電路的主要問題是存在著靜態功耗。並且由於CMOS工藝下MOS管的閾值電壓隨工藝的變化比較大，容易受工藝偏差的影響。因此，利用pn結二極體作啟動電壓的產生會大大減小工藝的不確定性，如圖13所示。
當VDD上升到兩個pn結二極體的開啟電壓之前，PMOS管M0柵極與電源電壓相等，PMOS管關斷，此時電容C1上的電壓為低電平。當VDD 上升到超過兩個二極體閾值電壓後，M0開始導通，而M1柵極電壓保持不變，流過M1的電流保持不變，電容C1上電壓逐漸升高，當其升高到反相器發生翻轉後，就產生了啟動信號。因此，這種電路產生啟動信號的時間取決於電源電壓是否達到兩個二極體的閾值電壓，具有較高的穩定性，避免了一般啟動電路在電源電壓上升過慢時，會導致開啟信號出現過早的問題。
如果電源電壓上升的時間過快，電阻R1和M0的柵電容構成了低通延時電路，會使得M0的柵極電壓不能迅速跟上電源電壓的變化，仍然維持在低電平上，這時M0就會對電容C1充電，導致電路不能正確工作。為解決這一問題，引入電容C5。如果電源電壓上升速度很快，電容C5的耦合作用能夠使得M0的柵極電位保持與電源電壓一致，避免了上述問題的發生。
該電路仍然存在的靜態功耗的問題，可以通過增大電阻值，合理選擇MOS管尺寸來降低靜態功耗的影響。要想完全解決靜態功耗的問題則需要設計額外的反饋控制電路，在啟動信號產生後關斷這部分電路。但是，需要特別注意引入反饋後產生的不穩定態的問題[7]。

⑥ 什麼是RFID天線

RFID標簽天線是RFID標簽的應答器天線，是一種通信感應天線。一般與晶元組成完成的RFID電子標簽應答器。RFID標簽天線由於材質和製造工藝的不同，分為金屬蝕刻天線、印刷天線、鍍銅天線等幾種。

RFID 技術原理
通常情況下, RFID 的應用系統主要由讀寫器和RFID 卡兩部分組成的,如圖1 所示. 其中,讀寫器一般作為計算機終端,用來實現對RFID 卡的數據讀寫和存儲,它是由控制單元、高頻通訊模塊和天線組成.而RFID 卡則是一種無源的應答器,主要是由一塊集成電路( IC) 晶元及其外接天線組成,其中RFID 晶元通常集成有射頻前端、邏輯控制、存儲器等電路 ,有的甚至將天線一起集成在同一晶元上 .

圖1 射頻識別系統原理圖
RFID 應用系統的基本工作原理是RFID 卡進入讀寫器的射頻場後,由其天線獲得的感應電流經升壓電路作為晶元的電源,同時將帶信息的感應電流通過射頻前端電路檢得數字信號送入邏輯控制電路進行信息處理;所需回復的信息則從存儲器中獲取經由邏輯控制電路送回射頻前端電路,最後通過天線發回給讀寫器. 可見,RFID 卡與讀寫器實現數據通訊過程中起關鍵的作用是天線. 一方面,無源的RFID 卡晶元要啟動電路工作需要通過天線在讀寫器天線產生的電磁場中獲得足夠的能量;另一方面,天線決定了RFID 卡與讀寫器之間的通訊信道和通訊方式。
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