一种电子标签识读终端的研究与设计

2010-08-04 21:02:17来源: 南昌航空大学 关键字:电子标签  RFID  EM4095  识读终端  射频接口

 

      电子标签识读终端是构成射频识别系统的基本条件。本文对低频电子标签与识读终端之间的作用基理进行了研究分析,据此提出了以基站芯片EM4095射频接口的识读终端硬件设计,并对解码程序设计中的关键问题进行了具体论述。

1 引言 

  射频识别(RFID)是利用无线方式对电子数据载体(电子标签)进行识别的一种新兴技术。与接触式Ic卡和条形码识别等系统比较,它有着巨大的优势。利用射频识别技术,能有效实现对数量大、分布区域广的信息进行智能化管理,达到高效快捷运作的目的,特别是在物流、交通航运、自动收费、服务领域等方面有着广泛的应用前景。

  针对工作频率为100kHz一150kHz的电子标签EM4100.本文提出了其识读终端的设计。

2 无源射频芯片EM4100工作基理 

  EM4100系列为微型低功耗电子标签芯片,工作频率范围为100kHz~ 150kHz,主时钟及工作电源取自识读器发射的信号。作为接收天线的线圈微芯片已连好并封装在一起。内部电路模拟模块和数字模块2大部分。模拟模块包括:全波整流电路,时钟提电路,调制电路;数字模块包括: 序列发生器,只读存贮器.数据编码器。

  无源电子标签与识读器之间的作用距离满足关系r<<λ(工作波长),根据天线理论,属于天线近区场(即感应场)。因此,电子标签天线与识读终端天线之间的作用是基于电磁感应原理,等效电路见图1。其中,Ll为识读器发射天线电感,L2为电子标签线圈电感,R2为电子标签线圈的内阻,R L为电子标签谐振回路的等效负载。

等效电路

  互感M在 L2上产生的电压 作为 L2回路的信号源,由等效电路可推得回路的输出电压表达式:

输出电压表达式

  在其他因素不变时,若识读终端发射的信号频率与该谐振电路的谐振频率(谐振频率)   相等,则输出电压最大;偏离谐振频率时,电压将快速减小。谐振信号经整流滤波后作为片工作电源,当该电压值达到EM4100的要求时,芯片启动工作。该谐振电路的输出电压值取决于Q值、交变磁场强度及频率。显然,电子标签与识读终端之间的距离直接影响该电压值。

  在时钟提取电路从线圈感应信号提取的主时钟作用下,序列发生器发出存储器寻址、数据串行输出控制、数据编码控制等信号。芯片内存贮有唯一的64bit代码:9bit起始位、40bit信息位、14bit校验位、lbit停止位。代码经编码后控制调制器中的电流开关.实现对f0=125kHz载波进行调幅。每bit数据的时间宽度与载波周期的比率有3种选择:64、32、16。数据信号控制应答器天线负载的接通和断开.识读器天线上电压将跟随变化,实际是应答器(电子标签)数据对识读器天线电压进行振幅调制,实现了应答器数据向识读器的传输。这就是所谓的负载调制。在识读终端有效作用范围内,电子标签循环发送64bit代码数据,实现数据向识读终端的传送。

3 识读终端硬件系统设计 

 

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关键字:电子标签  RFID  EM4095  识读终端  射频接口

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2010/0804/article_2847.html
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