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無(wú)源RFID標(biāo)簽結(jié)構(gòu)與原理
無(wú)源RFID標(biāo)簽本身不帶電池，依靠讀卡器發(fā)送的電磁能量工作。由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而獲得廣泛的應(yīng)用。無(wú)源RFID標(biāo)簽由RFID IC、諧振電容C和天線L組成，天線與電容組成諧振回路，調(diào)諧在讀卡器的載波頻率，以獲得最佳性能。
RFID標(biāo)簽結(jié)構(gòu) RFID標(biāo)簽天線有兩種天線形式：（1）線繞電感天線；（2）在介質(zhì)基板上壓印或印刷刻腐的盤旋狀天線。天線形式由載波頻率、標(biāo)簽封裝形式、性能和組裝成本等因素決定。例如，頻率小于400KHz時(shí)需要mH級(jí)電感量，這類天線只能用線繞電感制作；頻率在4~30MHz時(shí)，僅需幾個(gè)礖，幾圈線繞電感就可以，或使用介質(zhì)基板上的刻腐天線。 選擇天線后，下一步就是如何將硅IC貼接在天線上。
IC貼接也有兩種基本方法：（1）使用板上芯片（COB）；（2）裸芯片直接貼接在天線上。前者常用于線繞天線；而后者用于刻腐天線。CIB是將諧振電容和RFID IC一起封裝在同一個(gè)管殼中，天線則用烙鐵或熔焊工藝連接在COB的2個(gè)外接端了上。由于大多數(shù)COB用于ISO卡，一種符合ISO標(biāo)準(zhǔn)厚度（0.76）規(guī)格的卡，因此COB的典型厚度約為0.4mm。兩種常見的COB封裝形式是IST采用的IOA2（MOA2）和美國(guó)HEI公司采用的WorldⅡ。 裸芯片直接貼接減少了中間步驟，廣泛地用于低成本和大批量應(yīng)用。
直接貼接也有兩種方法可供選擇，（1）引線焊接；（2）倒裝工藝。采用倒裝工藝時(shí)，芯片焊盤上需制作專門的焊球，材料是金的，高度約25祄，然后將焊球倒裝在天線的印制走線上。引線焊接工藝較簡(jiǎn)單，裸芯片直接用引線焊接在天線上，焊接區(qū)再用黑色環(huán)氧樹脂密封。對(duì)小批量生產(chǎn)，這種工藝的成本較低；而對(duì)于大批量生產(chǎn)，最好采有倒裝工藝。
RFID IC 內(nèi)部備有一個(gè)154位存儲(chǔ)器，用以存儲(chǔ)標(biāo)簽數(shù)據(jù)。IC內(nèi)部還有一個(gè)通導(dǎo)電阻極低的調(diào)制門控管（CMOS），以一定頻率工作。當(dāng)讀卡器發(fā)射電磁波，使標(biāo)簽天線電感式電壓達(dá)到VPP時(shí)，器件工作，以曼徹斯特格式將數(shù)據(jù)發(fā)送回去。數(shù)據(jù)發(fā)送是通過調(diào)諧與去調(diào)諧外部諧振回路來完成的。具體過程如下：當(dāng)數(shù)據(jù)為邏輯高電平時(shí)，門控管截止，將調(diào)諧電路調(diào)諧于讀卡器的截波頻率，這就是調(diào)諧狀態(tài)，感應(yīng)電壓達(dá)到最大值。如此進(jìn)行，調(diào)諧與去調(diào)諧在標(biāo)簽線圈上產(chǎn)生一個(gè)幅度調(diào)制信號(hào)，讀卡器檢測(cè)電壓波形包絡(luò)，就能重構(gòu)來自標(biāo)簽的數(shù)據(jù)信號(hào)。 門控管的開關(guān)頻率為70KHz，完成全部154位數(shù)據(jù)約需2.2ms。在發(fā)送完全部數(shù)據(jù)后，器件進(jìn)入100 ms的休眠模式。當(dāng)一個(gè)標(biāo)簽進(jìn)入休眠模式時(shí)，讀卡器可以去讀取其它標(biāo)簽的數(shù)據(jù)，不會(huì)產(chǎn)生任何數(shù)據(jù)沖突。當(dāng)然，這個(gè)功能受到下列因素的影響：標(biāo)簽至讀卡器的距離、兩者的方位、標(biāo)簽的移動(dòng)以及標(biāo)簽的空間分布。 為了達(dá)到設(shè)計(jì)的性能，標(biāo)簽應(yīng)準(zhǔn)確地調(diào)諧在讀卡器的載波頻率。然而使用的元件總會(huì)有偏差的，引起讀數(shù)距離的變化。電感的誤差可控制在1~2%以內(nèi)，因此讀數(shù)距離主要由電容誤差引起的。外接電容的誤差應(yīng)在5%以內(nèi)，Q值大于100。MCRF360R的內(nèi)部電容是用氧化硅制作的，同一硅片上的誤差在5%以內(nèi)，而不同批次的誤差在10%左右。