一種電子標簽識讀終端的研究與設計

電子標簽和識讀終端是構成射頻識別系統的基本條件。本文對低頻電子標簽與識讀終端之間的作用基理進行了研究分析，據此提出了以基站芯片EM4095為射頻接口的識讀終端硬件設計，并對解碼程序設計中的關鍵問題進行了具體論述。

1 引言

　　射頻識別(RFID)是利用無線方式對電子數據載體(電子標簽)進行識別的一種新興技術。與接觸式Ic卡和條形碼識別等系統比較，它有著巨大的優勢。利用射頻識別技術，能有效實現對數量大、分布區域廣的信息進行智能化管理，達到高效快捷運作的目的，特別是在物流、交通航運、自動收費、服務領域等方面有著廣泛的應用前景。

　　針對工作頻率為100kHz一150kHz的電子標簽EM4100．本文提出了其識讀終端的設計。

2 無源射頻芯片EM4100工作基理

　　EM4100系列為微型低功耗電子標簽芯片，工作頻率范圍為100kHz～ 150kHz，主時鐘及工作電源取自識讀器發射的信號。作為接收天線的線圈和微芯片已連好并封裝在一起。內部電路分模擬模塊和數字模塊2大部分。模擬模塊包括：全波整流電路，時鐘提電路，調制電路；數字模塊包括： 序列發生器，只讀存貯器．數據編碼器。

　　無源電子標簽與識讀器之間的作用距離滿足關系rλ(工作波長)，根據天線理論，屬于天線近區場(即感應場)。因此，電子標簽天線與識讀終端天線之間的作用是基于電磁感應原理，等效電路見圖1。其中，Ll為識讀器發射天線電感，L2為電子標簽線圈電感，R2為電子標簽線圈的內阻，R L為電子標簽諧振回路的等效負載。

　　互感M在 L2上產生的電壓 作為 L2回路的信號源，由等效電路可推得回路的輸出電壓表達式：

　　在其他因素不變時，若識讀終端發射的信號頻率與該諧振電路的諧振頻率() 相等，則輸出電壓最大；偏離諧振頻率時，電壓將快速減小。諧振信號經整流濾波后作為片工作電源，當該電壓值達到EM4100的要求時，芯片啟動工作。該諧振電路的輸出電壓值取決于Q值、交變磁場強度及頻率。顯然，電子標簽與識讀終端之間的距離直接影響該電壓值。

　　在時鐘提取電路從線圈感應信號提取的主時鐘作用下，序列發生器發出存儲器尋址、數據串行輸出控制、數據編碼控制等信號。芯片內存貯有唯一的64bit代碼：9bit起始位、40bit信息位、14bit校驗位、lbit停止位。代碼經編碼后控制調制器中的電流開關．實現對f0=125kHz載波進行調幅。每bit數據的時間寬度與載波周期的比率有3種選擇：64、32、16。數據信號控制應答器天線負載的接通和斷開．識讀器天線上電壓將跟隨變化，實際是應答器(電子標簽)數據對識讀器天線電壓進行振幅調制，實現了應答器數據向識讀器的傳輸。這就是所謂的負載調制。在識讀終端有效作用范圍內，電子標簽循環發送64bit代碼數據，實現數據向識讀終端的傳送。

3 識讀終端硬件系統設計