物联网射频识别(RFID)技术与应用---第4章ppt课件.pptx
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1、我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用点击此处结束放映点击此处结束放映我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用 2013年年物联网系列教材物联网系列教材荣荣获获陕西省高等教育教学成果陕西省高等教育教学成果二等二等奖奖 点击此处结束放映点击此处结束放映我吓了一跳,
2、蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用第第4章章 RFID射频前端射频前端电路电路点击此处结束放映点击此处结束放映我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 RFID电感耦合方式的射频前端电感耦合方式的射频前端4.1RFID电磁反向散射方式的射频前端电磁反向散射方式的射频前端4.2物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术
3、与应用点击此处结束放映点击此处结束放映我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用 RFID电感耦合方式的射频前端电感耦合方式的射频前端4.1点击此处结束放映点击此处结束放映我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用低频和高频低频和高频RFID采用电感耦合方式进行工作。
4、在这种工作采用电感耦合方式进行工作。在这种工作方式中,线圈形式的天线相当于电感,电感线圈产生交变磁场,方式中,线圈形式的天线相当于电感,电感线圈产生交变磁场,使读写器与电子标签之间相互耦合,构成了电感耦合的工作方式。使读写器与电子标签之间相互耦合,构成了电感耦合的工作方式。同时,线圈产生的电感与射频电路中的电容组合在一起,形成谐同时,线圈产生的电感与射频电路中的电容组合在一起,形成谐振电路,谐振电路可以实现低频和高频振电路,谐振电路可以实现低频和高频RFID能量和数据的传输。能量和数据的传输。 点击此处结束放映点击此处结束放映我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的
5、世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用4.1.1 线圈的线圈的自感和互感自感和互感1.磁通量磁通量磁感应强度通过曲面的通量称为磁通磁感应强度通过曲面的通量称为磁通量量,为为(4.1)图图4.1 通过一个闭合回路的磁通量通过一个闭合回路的磁通量SS SB Bd点击此处结束放映点击此处结束放映我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用
6、2.线圈的电感线圈的电感在在RFID中,读写器的线圈与电子标签的线圈都中,读写器的线圈与电子标签的线圈都有电感。线圈的电感为有电感。线圈的电感为(4.3)IL点击此处结束放映点击此处结束放映我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用3.线圈的线圈的互感互感两个线圈两个线圈之间有之间有互感互感。互感定义为互感定义为(4.5)图图4.4 读写器与电子标签之间的互感读写器与电子标签之间的互感11212IM点击此处结束放映点击此处结束放映
7、我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用4.1.2 RFID读写器的射频前端读写器的射频前端对读写器天线电路的构造有如下要求。对读写器天线电路的构造有如下要求。(1)读写器天线上的电流最大,使读写器线圈产生最大)读写器天线上的电流最大,使读写器线圈产生最大 的磁通;的磁通;(2)功率匹配,最大程度地输出读写器的能量;)功率匹配,最大程度地输出读写器的能量;(3)足够的带宽,使读写器信号无失真输出。)足够的带宽,使读写器信号无失真
8、输出。因此,因此, RFID读写器的射频前端常采用串联谐振电读写器的射频前端常采用串联谐振电路路。点击此处结束放映点击此处结束放映我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用 图图4.5 读写器的射频前端读写器的射频前端 图图4.6 串联谐振电路串联谐振电路点击此处结束放映点击此处结束放映我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物物联网射频
9、识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用1.谐振频率谐振频率只有当频率为某一特殊值时,才能产生谐振,此只有当频率为某一特殊值时,才能产生谐振,此频率称为谐振频率。频率称为谐振频率。谐振频率为谐振频率为(4.9)(4.9)LCf210点击此处结束放映点击此处结束放映我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用2.品质因数品质因数品质因数定义为品质因数定义为(4.10)(4.10)串联谐振电路的品质因数为串联谐振电
10、路的品质因数为(4.11)(4.11)功率损耗平均储能0QRLQ0点击此处结束放映点击此处结束放映我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用3.输入阻抗输入阻抗在在谐振频率谐振频率,电感的感抗和电容的容抗相互抵消,电感的感抗和电容的容抗相互抵消,输入阻抗为输入阻抗为 (4.13)(4.13)在其它频率,在其它频率,输入阻抗为输入阻抗为复数。复数。RZin点击此处结束放映点击此处结束放映我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么
11、把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用4.带宽带宽图图4.7 串联谐振电路的带宽串联谐振电路的带宽带宽可以由品质因数和谐振频率求得,如果品质因数越带宽可以由品质因数和谐振频率求得,如果品质因数越高,则相对带宽越小。高,则相对带宽越小。(4.16)(4.16)点击此处结束放映点击此处结束放映QBW012我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物物联网射频识别(物联网射频识别(RFI
12、DRFID)技术与应用)技术与应用5.有载品质因数有载品质因数实际应用中,谐振电路总是要与外负载相耦合,实际应用中,谐振电路总是要与外负载相耦合,由于外负载消耗能量,使由于外负载消耗能量,使有载有载品质因数下降。品质因数下降。无载品质因数、外部品质因数和无载品质因数、外部品质因数和有载有载品质因数关品质因数关系为系为(4.19)(4.19)eLQQQ111点击此处结束放映点击此处结束放映我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用4
13、.1.3 RFID电子标签的射频前端电子标签的射频前端图图4.8 电子标签射频前端天线电路的结构电子标签射频前端天线电路的结构点击此处结束放映点击此处结束放映我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用 RFID电子标签的射频前端常采用并联谐振电路电子标签的射频前端常采用并联谐振电路。并联谐振电路如图并联谐振电路如图4.9所示,由电阻、电感和电容并联所示,由电阻、电感和电容并联而成。而成。图图4.9 并联谐振电路并联谐振电路点击此处
14、结束放映点击此处结束放映我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用例例4.1 设计一个由理想电感和理想电容构成的并联设计一个由理想电感和理想电容构成的并联谐振电路,谐振电路,要求在负载要求在负载 及及 时,有载品质因数时,有载品质因数 。讨论通过改变电感和电。讨论通过改变电感和电容值提高有载品质因数的途径。容值提高有载品质因数的途径。解解 有载品质因数为有载品质因数为 50LRMHz56.13f1 . 1LQ1 . 10LRQLL
15、点击此处结束放映点击此处结束放映我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用所以电感为所以电感为谐振时的角频率谐振时的角频率为为所以电容为所以电容为nH5 .5331056.1321 . 1506LLCf1200pF2581056.132105 .5331269C点击此处结束放映点击此处结束放映我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物物联
16、网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用可以通过将电感值降低可以通过将电感值降低 倍同时将电容值提高倍同时将电容值提高倍的方法来提高有载品质因数倍的方法来提高有载品质因数。例如选例如选 ,电感、,电感、电容和有载品质因数分别为电容和有载品质因数分别为nnH26725 .533Ln2n2 . 221 . 1LQpF5162258C点击此处结束放映点击此处结束放映我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用4
17、.1.4 读写器与读写器与电子标签的电子标签的电感耦合电感耦合1.电子标签的电子标签的感应感应电压电压当电子标签进入读写器产生的磁场区域后,电子标签的当电子标签进入读写器产生的磁场区域后,电子标签的线圈上就会产生感应电压,电子标签获得的能量可以使线圈上就会产生感应电压,电子标签获得的能量可以使标签开始工作。标签开始工作。图图4.12 电子标签并联谐振的等效电路电子标签并联谐振的等效电路点击此处结束放映点击此处结束放映我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRF
18、ID)技术与应用)技术与应用2.电子标签的直流电压电子标签的直流电压电子标签通过与读写器电感耦合,产生交变电压,电子标签通过与读写器电感耦合,产生交变电压,该交变电压通过整流、滤波和稳压后,给电子标签的芯片该交变电压通过整流、滤波和稳压后,给电子标签的芯片提供所需的直流电压。提供所需的直流电压。图图4.13 电子标签交变电压转换为直流电压电子标签交变电压转换为直流电压点击此处结束放映点击此处结束放映我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)
19、技术与应用4.1.5 RFID负载调制负载调制技术技术负载调制通过对电子标签振荡回路的电参数按照数负载调制通过对电子标签振荡回路的电参数按照数据流的节拍进行调节,使电子标签阻抗的大小和相位随之据流的节拍进行调节,使电子标签阻抗的大小和相位随之改变,从而完成调制的过程。负载调制技术主要有电阻负改变,从而完成调制的过程。负载调制技术主要有电阻负载调制和电容负载调制两种方式。载调制和电容负载调制两种方式。点击此处结束放映点击此处结束放映我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物物联网射频识别(物联网射频识别
20、(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用图图4.15 电阻负载调制的波形变化过程电阻负载调制的波形变化过程点击此处结束放映点击此处结束放映我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物物联网射频识别(物联网射频识别(RFIDRFID)技术与应用)技术与应用图图4.15(a)为电子标签数据的二进制数据编码,图)为电子标签数据的二进制数据编码,图4.15 (b)为电子标签线圈两端的电压,图)为电子标签线圈两端的电压,图4.15 (c)为读)为读写器线圈两端的电压,图写器线圈两端的电压,图4.15 (d)为读
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