无源RFID标签
发布时间:2008/5/29 0:00:00 访问次数:341
生产厂商大多遵循国际电信联盟的规范,rfid使用的频率有6种,分别为135khz、13.56mhz、43.3-92mhz、860-930mhz(即uhf)、2.45ghz以及5.8ghz。无源rfid主要使用前二种频率。
rfid标签结构
rfid标签天线有两种天线形式:(1)线绕电感天线;(2)在介质基板上压印或印刷刻腐的盘旋状天线。天线形式由载波频率、标签封装形式、性能和组装成本等因素决定。例如,频率小于400khz时需要mh级电感量,这类天线只能用线绕电感制作;频率在4~30mhz时,仅需几个礖,几圈线绕电感就可以,或使用介质基板上的刻腐天线。
选择天线后,下一步就是如何将硅ic贴接在天线上。ic贴接也有两种基本方法:(1)使用板上芯片(cob);(2)裸芯片直接贴接在天线上。前者常用于线绕天线;而后者用于刻腐天线。cib是将谐振电容和rfid ic一起封装在同一个管壳中,天线则用烙铁或熔焊工艺连接在cob的2个外接端了上。由于大多数cob用于iso卡,一种符合iso标准厚度(0.76)规格的卡,因此cob的典型厚度约为0.4mm。两种常见的cob封装形式是ist采用的ioa2(moa2)和美国hei公司采用的worldⅱ。
裸芯片直接贴接减少了中间步骤,广泛地用于低成本和大批量应用。直接贴接也有两种方法可供选择,(1)引线焊接;(2)倒装工艺。采用倒装工艺时,芯片焊盘上需制作专门的焊球,材料是金的,高度约25祄,然后将焊球倒装在天线的印制走线上。引线焊接工艺较简单,裸芯片直接用引线焊接在天线上,焊接区再用黑色环氧树脂密封。对小批量生产,这种工艺的成本较低;而对于大批量生产,最好采有倒装工艺。
a)外接2个电感、1个电容
b)外接2个电容、1个电感
c)mcrf360
图1 mcrf355和mcrf360的连接方法
基本工作原理
无线rfid标签的性能受标签大小,调制形式、电路q值、器件功耗以及调制深度的极大影响。下面简要地介绍它的工作原理。
rfid ic 内部备有一个154位存储器,用以存储标签数据。ic内部还有一个通导电阻极低的调制门控管(cmos),以一定频率工作。当读卡器发射电磁波,使标签天线电感式电压达到vpp时,器件工作,以曼彻斯特格式将数据发送回去。
数据发送是通过调谐与去调谐外部谐振回路来完成的。具体过程如下:当数据为逻辑高电平时,门控管截止,将调谐电路调谐于读卡器的截波频率,这就是调谐状态,感应电压达到最大值。如此进行,调谐与去调谐在标签线圈上产生一个幅度调制信号,读卡器检测电压波形包络,就能重构来自标签的数据信号。
门控管的开关频率为70khz,完成全部154位数据约需2.2ms。在发送完全部数据后,器件进入100 ms的休眠模式。当一个标签进入休眠模式时,读卡器可以去读取其它标签的数据,不会产生任何数据冲突。当然,这个功能受到下列因素的影响:标签至读卡器的距离、两者的方位、标签的移动以及标签的空间分布。
设计实例
mcrf 355/360是microchip公司生产的13.56mhz器件。355既可用于cob,也可用于直接贴接;而360内部有1个100pf电容,只需外部电感。该器件近乎以100%调制发送数据,调制深度决定了标签的线圈电压从“高”至“低”的变化,亦即区分调谐状态和去调谐状态。
图1示出了器件的连接方法。图1(a)和(b)是为mcrf355设计的,图1(a)外接2个电感和1个电容,相应的谐振频率为:
f(调谐)=1/2p
f(去调谐)=1/2p
lt=l1+l2+lm
上式中,lm是互感系数k;k是两个电感间耦合系数(0≤k≤1)。
图1(b)是外接2个电容和1个电感,频率为:
f(调谐)=1/2p
f(去调谐)=1/2p
ct=c1c2/c1+c2
图1(c)是mcrf360连接方法,由于它内部有一个电容,所以只需外接2个电感就可以了,频率计算公式与mcrf355相同。
外接元件值通常在三分之一至二分之一处优化。例如,在天线a与天线b之间电感线圈是3圈的话,那未天线b至vss之间为1圈。当mcrf 355制作成cob时,内置2个串联的68pf相同电容。电容c1连接在天线a至天线b之间,c2在天线b至vss之间。
为了达
生产厂商大多遵循国际电信联盟的规范,rfid使用的频率有6种,分别为135khz、13.56mhz、43.3-92mhz、860-930mhz(即uhf)、2.45ghz以及5.8ghz。无源rfid主要使用前二种频率。
rfid标签结构
rfid标签天线有两种天线形式:(1)线绕电感天线;(2)在介质基板上压印或印刷刻腐的盘旋状天线。天线形式由载波频率、标签封装形式、性能和组装成本等因素决定。例如,频率小于400khz时需要mh级电感量,这类天线只能用线绕电感制作;频率在4~30mhz时,仅需几个礖,几圈线绕电感就可以,或使用介质基板上的刻腐天线。
选择天线后,下一步就是如何将硅ic贴接在天线上。ic贴接也有两种基本方法:(1)使用板上芯片(cob);(2)裸芯片直接贴接在天线上。前者常用于线绕天线;而后者用于刻腐天线。cib是将谐振电容和rfid ic一起封装在同一个管壳中,天线则用烙铁或熔焊工艺连接在cob的2个外接端了上。由于大多数cob用于iso卡,一种符合iso标准厚度(0.76)规格的卡,因此cob的典型厚度约为0.4mm。两种常见的cob封装形式是ist采用的ioa2(moa2)和美国hei公司采用的worldⅱ。
裸芯片直接贴接减少了中间步骤,广泛地用于低成本和大批量应用。直接贴接也有两种方法可供选择,(1)引线焊接;(2)倒装工艺。采用倒装工艺时,芯片焊盘上需制作专门的焊球,材料是金的,高度约25祄,然后将焊球倒装在天线的印制走线上。引线焊接工艺较简单,裸芯片直接用引线焊接在天线上,焊接区再用黑色环氧树脂密封。对小批量生产,这种工艺的成本较低;而对于大批量生产,最好采有倒装工艺。
a)外接2个电感、1个电容
b)外接2个电容、1个电感
c)mcrf360
图1 mcrf355和mcrf360的连接方法
基本工作原理
无线rfid标签的性能受标签大小,调制形式、电路q值、器件功耗以及调制深度的极大影响。下面简要地介绍它的工作原理。
rfid ic 内部备有一个154位存储器,用以存储标签数据。ic内部还有一个通导电阻极低的调制门控管(cmos),以一定频率工作。当读卡器发射电磁波,使标签天线电感式电压达到vpp时,器件工作,以曼彻斯特格式将数据发送回去。
数据发送是通过调谐与去调谐外部谐振回路来完成的。具体过程如下:当数据为逻辑高电平时,门控管截止,将调谐电路调谐于读卡器的截波频率,这就是调谐状态,感应电压达到最大值。如此进行,调谐与去调谐在标签线圈上产生一个幅度调制信号,读卡器检测电压波形包络,就能重构来自标签的数据信号。
门控管的开关频率为70khz,完成全部154位数据约需2.2ms。在发送完全部数据后,器件进入100 ms的休眠模式。当一个标签进入休眠模式时,读卡器可以去读取其它标签的数据,不会产生任何数据冲突。当然,这个功能受到下列因素的影响:标签至读卡器的距离、两者的方位、标签的移动以及标签的空间分布。
设计实例
mcrf 355/360是microchip公司生产的13.56mhz器件。355既可用于cob,也可用于直接贴接;而360内部有1个100pf电容,只需外部电感。该器件近乎以100%调制发送数据,调制深度决定了标签的线圈电压从“高”至“低”的变化,亦即区分调谐状态和去调谐状态。
图1示出了器件的连接方法。图1(a)和(b)是为mcrf355设计的,图1(a)外接2个电感和1个电容,相应的谐振频率为:
f(调谐)=1/2p
f(去调谐)=1/2p
lt=l1+l2+lm
上式中,lm是互感系数k;k是两个电感间耦合系数(0≤k≤1)。
图1(b)是外接2个电容和1个电感,频率为:
f(调谐)=1/2p
f(去调谐)=1/2p
ct=c1c2/c1+c2
图1(c)是mcrf360连接方法,由于它内部有一个电容,所以只需外接2个电感就可以了,频率计算公式与mcrf355相同。
外接元件值通常在三分之一至二分之一处优化。例如,在天线a与天线b之间电感线圈是3圈的话,那未天线b至vss之间为1圈。当mcrf 355制作成cob时,内置2个串联的68pf相同电容。电容c1连接在天线a至天线b之间,c2在天线b至vss之间。
为了达
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