第7章 RFID电感耦合方式的射频前端

7.2.1RFID读写器射频前端的结构
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 的磁通； （2）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。
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图7.5 读写器射频前端天线电路的结构
才能产生谐振，此频率称为谐振频率。
谐振频率为
f0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1 2 LC
(7.11)
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2.品质因数
品质因数定义为
平均储能 Q 0 功率损耗 串联谐振电路的品质因数为
Q
(7.12)
0 L
R
(7.13)
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系为
1 1 1 QL Q Qe
(7.23)
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7.3
RFID电子标签的射频前端
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RFID电子标签的射频前端常采用并联谐振电路，
并联谐振电路可以使低频和高频RFID电子标签从读写器
3.输入导纳
在谐振频率，输入导纳为
1 Yin R
在其它频率，输入导纳为复数。
3.输入阻抗
在谐振频率，电感的感抗和电容的容抗相互抵消，
输入阻抗为
Zin R
在其它频率，输入阻抗为复数。
(7.15)
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4.带宽
图7.7 串联谐振电路的带宽
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带宽可以由品质因数和谐振频率求得，如果品质
耦合的能量最大。
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7.3.1 RFID电子标签射频前端的结构
图7.8 电子标签射频前端天线电路的结构
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7.3.2 并联谐振电路
并联谐振电路如图7.9所示，由电阻、电感和电容并联
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7.2.2 串联谐振电路
串联谐振电路如图7.6所示，由电阻 、电感 和电
容 串联而成。
图7.6 串联谐振电路
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1.谐振频率
图7.6所示的电路，只有当频率为某一特殊值时，
而成。
图7.9 并联谐振电路
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1.谐振频率
谐振角频率为
0
1 LC
(7.26)
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2.品质因数
并联谐振电路的品质因数为
R Q 0 L
(7.28)
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因数越高，则相对带宽越小。
BW 2 1
0
Q
(7.19)
Q
2 1
0

0
BW
(7.20)
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5.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，
由于外负载消耗能量，使总的品质因数下降。
无载品质因数、外部品质因数和总的品质因数关
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7.2
RFID读写器的射频前端
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RFID读写器的射频前端常采用串联谐振电路，串
联谐振电路可以使低频和高频RFID读写器有较好的能量
输出。
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读写器与电子标签的线圈通常都有很多匝，通 过
N
匝线圈的总磁通为
NΦ
（7.2）
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7.1.2线圈的电感
在RFID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
L

I
（7.3）
读写器与电子标签线圈之间的互感示意图如图
7.4所示。
图7.4 读写器与电子标签之间的互感
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读写器与电子标签两个线圈之间的互感近似可
以表示为
2 0N1 N 2 R12 R2
M 12
2 R12 d

2 3/ 2

（7.5）
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第7章 RFID电感耦合方式的射频前端
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低频和高频RFID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，
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 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。
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7.1.3线圈的互感
当第一个线圈上的电流产生磁场，并且该磁场
通过第二个线圈时，通过第二个线圈的总磁通与第一 个线圈上电流的比值，称为两个线圈间的互感。互感 定义为
M 12
12
I1
（7.5）
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7.1.1 磁通量
磁通是电磁学中的一个重要物理量。磁感应强 度通过曲面的通量称为磁通，磁通表示为
Φ B dS
S
（7.1）
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图7.1 通过一个闭合回路的磁通量
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7.1
线圈的自感和互感 RFID读写器的射频前端 RFID电子标签的射频前端 RFID读写器与电子标签的电感耦合
7.2
7.3
7.4
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7.1
线圈的自感和互感
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