检测无源RFID电子标签谐振频率的耦合器之关键技术研究

RFID主要由阅读器和应答器两大部分组成。阅读器（如图1）是数据捕获系统，内含一个与应答器相配合的耦合元件。应答器（如图2）是数据载体，内含一个微型芯片和一个天线线圈组成的耦合元件[1]。

图1 阅读器 图2 应答器

　　图3所示为无源RFID阅读器和应答器的LC振荡回路工作原理[2]。阅读器中有由线圈L1电容C1构成的LC振荡回路1，这个振荡回路可以产生频率为f0的交变磁场。应答器中线圈回路的分布电容C’和外接调谐电容C共同构成电容C2与线圈L2并联形成LC振荡回路2，其谐振频率为f，当应答器线圈置于阅读器的交变磁场中并且其谐振频率f与阅读器交变磁场的频率f0相同时，振荡回路1、2产生谐振。谐振使阅读器天线线圈产生非常大的电流，使应答器线圈上的感应电压达到最大值，经二极管整流后作为稳定的电压给微型芯片提供工作所需要的能量，完成阅读器对芯片上的信息读写[3-4]。

图3 无源RFID阅读器和应答器的LC振荡回路工作原理

　　LC振荡回路的频率可根据汤姆逊公式（1）计算得到：

(1)

应答器的谐振频率f是根据所制作的LC振荡回路的电容值C2和电感值L2得到的。

　　应答器的天线线圈可以用金属蚀刻法、金属线缠绕法、真空镀金属法和导电油墨印刷法等多种方法制作得到。线圈生产完成后，其电感值L₂就已经确定，根据所测定的线圈电感值L₂及阅读器的发送频率f₀，可与确定所需匹配的电容值C。由于线圈回路附带了一个分布电容C’，也称为内部寄生电容，而且分布电容C’的值不可测得，所以通过正确合理的方法选择调谐电容C就显得十分重要了。

2、关于调谐电容C的计算

　　如图4所示为笔者用导电油墨印制的应答器线圈，根据阅读器发送频率的要求，所制作的应答器的谐振频率f应为8.2 。通过电感测试仪测得线圈电感的大概值为4.5 。
变换公式1得到：