檢測無源RFID電子標簽諧振頻率的耦合器之關鍵技術研究

RFID主要由閱讀器和應答器兩大部分組成。閱讀器（如圖1）是數據捕獲系統，內含一個與應答器相配合的耦合元件。應答器（如圖2）是數據載體，內含一個微型芯片和一個天線線圈組成的耦合元件[1]。

圖1 閱讀器 圖2 應答器

　　圖3所示為無源RFID閱讀器和應答器的LC振蕩回路工作原理[2]。閱讀器中有由線圈L1電容C1構成的LC振蕩回路1，這個振蕩回路可以產生頻率為f0的交變磁場。應答器中線圈回路的分布電容C’和外接調諧電容C共同構成電容C2與線圈L2并聯形成LC振蕩回路2，其諧振頻率為f，當應答器線圈置于閱讀器的交變磁場中并且其諧振頻率f與閱讀器交變磁場的頻率f0相同時，振蕩回路1、2產生諧振。諧振使閱讀器天線線圈產生非常大的電流，使應答器線圈上的感應電壓達到最大值，經二極管整流后作為穩定的電壓給微型芯片提供工作所需要的能量，完成閱讀器對芯片上的信息讀寫[3-4]。

圖3 無源RFID閱讀器和應答器的LC振蕩回路工作原理

　　LC振蕩回路的頻率可根據湯姆遜公式（1）計算得到：

(1)

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

　　應答器的天線線圈可以用金屬蝕刻法、金屬線纏繞法、真空鍍金屬法和導電油墨印刷法等多種方法制作得到。線圈生產完成后，其電感值L₂就已經確定，根據所測定的線圈電感值L₂及閱讀器的發送頻率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分布電容C’，也稱為內部寄生電容，而且分布電容C’的值不可測得，所以通過正確合理的方法選擇調諧電容C就顯得十分重要了。

2、關于調諧電容C的計算

　　如圖4所示為筆者用導電油墨印制的應答器線圈，根據閱讀器發送頻率的要求，所制作的應答器的諧振頻率f應為8.2 。通過電感測試儀測得線圈電感的大概值為4.5 。
變換公式1得到：