檢測(cè)無(wú)源RFID電子標(biāo)簽諧振頻率的耦合器之關(guān)鍵技術(shù)研究

RFID主要由閱讀器和應(yīng)答器兩大部分組成。閱讀器（如圖1）是數(shù)據(jù)捕獲系統(tǒng)，內(nèi)含一個(gè)與應(yīng)答器相配合的耦合元件。應(yīng)答器（如圖2）是數(shù)據(jù)載體，內(nèi)含一個(gè)微型芯片和一個(gè)天線線圈組成的耦合元件[1]。

圖1 閱讀器 圖2 應(yīng)答器

　　圖3所示為無(wú)源RFID閱讀器和應(yīng)答器的LC振蕩回路工作原理[2]。閱讀器中有由線圈L1電容C1構(gòu)成的LC振蕩回路1，這個(gè)振蕩回路可以產(chǎn)生頻率為f0的交變磁場(chǎng)。應(yīng)答器中線圈回路的分布電容C’和外接調(diào)諧電容C共同構(gòu)成電容C2與線圈L2并聯(lián)形成LC振蕩回路2，其諧振頻率為f，當(dāng)應(yīng)答器線圈置于閱讀器的交變磁場(chǎng)中并且其諧振頻率f與閱讀器交變磁場(chǎng)的頻率f0相同時(shí)，振蕩回路1、2產(chǎn)生諧振。諧振使閱讀器天線線圈產(chǎn)生非常大的電流，使應(yīng)答器線圈上的感應(yīng)電壓達(dá)到最大值，經(jīng)二極管整流后作為穩(wěn)定的電壓給微型芯片提供工作所需要的能量，完成閱讀器對(duì)芯片上的信息讀寫(xiě)[3-4]。

圖3 無(wú)源RFID閱讀器和應(yīng)答器的LC振蕩回路工作原理

　　LC振蕩回路的頻率可根據(jù)湯姆遜公式（1）計(jì)算得到：

(1)

應(yīng)答器的諧振頻率f是根據(jù)所制作的LC振蕩回路的電容值C2和電感值L2得到的。

　　應(yīng)答器的天線線圈可以用金屬蝕刻法、金屬線纏繞法、真空鍍金屬法和導(dǎo)電油墨印刷法等多種方法制作得到。線圈生產(chǎn)完成后，其電感值L₂就已經(jīng)確定，根據(jù)所測(cè)定的線圈電感值L₂及閱讀器的發(fā)送頻率f₀，可與確定所需匹配的電容值C。由于線圈回路附帶了一個(gè)分布電容C’，也稱為內(nèi)部寄生電容，而且分布電容C’的值不可測(cè)得，所以通過(guò)正確合理的方法選擇調(diào)諧電容C就顯得十分重要了。

2、關(guān)于調(diào)諧電容C的計(jì)算

　　如圖4所示為筆者用導(dǎo)電油墨印制的應(yīng)答器線圈，根據(jù)閱讀器發(fā)送頻率的要求，所制作的應(yīng)答器的諧振頻率f應(yīng)為8.2 。通過(guò)電感測(cè)試儀測(cè)得線圈電感的大概值為4.5 。
變換公式1得到：