5. Họ và tên người hướng dẫ n: Phần hướng dẫ n:
2.2.1. Ghép cảm ứng
Cung cấp năng lượng cho transponder thụ động
Một transponder ghép cảm ứng bao gồm một thiết bị mang dữ liệu, thường là một vi mạch và một cuộn cảm đĩng vai trị của một antenna.
Các transponder ghép cảm ứng hầu như đều hoạt động thụ động cĩ nghĩa là tất cả các năng lượng cần thiết cho hoạt động của vi mạch được cung cấp từ reader. Vì vậy mà cuộn dây antenna của reader phát ra một điện trường cao tần và mạnh để lọt vào mặt cắt và diện tích xung quanh cuộn dây transponder. Do bước sĩng của tần số sử dụng (<135kHz: 2.540 m, 13,56MHz: 22,1 m) trong một số trường hợp cĩ thể lớn hơn khoảng cách giữa antenna của reader và transponder, trường điện từ cĩ thể được xem như một trường từ.
Hình 2.9. Năng lượng cung cấp cho transponder thơng qua từ trường phát ra của reader
Một phần nhỏ năng lượng này lọt vào antenna của transponder sinh ra một điện thế cảm ứng Ui. Điện thế này được chỉnh lưu và sử dụng như là nguồn cung cấp cho vi mạch. Tụ Cr cùng với cuộn cảm của antenna phát tạo thành mạch cộng hưởng, quyết định tần số hoạt động của reader.
Cuộn dây antenna và tụ C1 của transponder cũng tạo thành một mạch cộng hưởng tương ứng với tần số phát ra của reader. Điện thế U của transponder đạt cực đại nhờ vào sự gia tăng cộng hưởng của mạch cộng hưởng. Hai cuộn dây cĩ thể được xem
SVTH: Nguyễn Đình Thành GVHD: Ths. Nguyễn Chí Ngọc
-55-
như là như là một biến áp mà trong trường hợp mà chỉ cĩ một liên kết rất yếu giữa chúng.
Truyền dữ liệu từ transponder đến reader
Load moudulation: các hệ thống ghép cảm ứng đều dựa trên một loại ghép biến áp (Transformer-type coupling) giữa cuộn sơ cấp trong reader và cuộn thứ cấp trong transponder nằm trong trường gần của antenna phát.
Nếu một transponder cộng hưởng (chẳng hạn như một transponder cĩ một mạch cộng hưởng ứng với tần số truyền đi của reader) nằm trong trường từ của reader thì transponder sẽ lấy năng lượng từ thơng từ đĩ. Kết quả hồi tiếp của transponder trên antenna của reader cĩ thể tượng trưng cho trở kháng ZTcủa biến áp trong cuộn dây của reader. Đĩng mở một điện trở tải tại antenna của transponder sẽ gây ra sự thay đổi trở kháng của ZTvà như vậy sẽ làm thay đổi điện áp ở antenna của reader. Điều này cĩ tác dụng như là điều chế biên độ của điện áp UL của antenna reader bởi một transponder ở xa.
Nếu việc đĩng ở khố được điều khiển bởi luồng dữ liệu thì dữ liệu này cĩ thể được truyền đi từ transponder đến reader. Loại truyền dữ liệu như vậy cĩ thể gọi là Load modulation.
Để khơi phục dữ liệu của reader, điện áp ở antenna của reader được chỉnh lưu. Việc này giống như giải điều chế một tín hiệu điều biên.
SVTH: Nguyễn Đình Thành GVHD: Ths. Nguyễn Chí Ngọc
-56-
Load modulation sĩng mang phụ: do liên kết yếu giữa antenna của reader và transponder, điện áp dao động trên antenna của reader được xem như là tín hiệu cĩ ích cĩ biên độ nhỏ hơn điện áp ở ngõ ra của reader.
Trong thực tế, với hệ thống 13,56MHz, giả sử antenna cĩ điện áp xấp xỉ 100V (điện áp tăng theo cộng hưởng), một tín hiệu cĩ ích thay đổi trong khoảng 10mV được mong đợi (S/N=80 dB). Do việc nhận biết sự thay đổi điện áp nhỏ này cần một mạch điện vơ cùng phức tạp nên phổ của tín hiệu điều chế được tạo ra bởi quá trình điều biên điện áp của antenna được sử dụng.
Nếu điện trở tải trên transponder được đĩng mở ở tần số fS rất cao thì 2 vạch phổ được tạo ra ở khoảng cách ± fS xung quanh tần số truyền fReader của reader và chúng cĩ thể tách ra dễ dàng (tuy nhiên fS phải nhỏ hơn fReader). Trong thuật ngữ của kỹ thuật vơ tuyến, những thành phần này của tần số được gọi là sĩng mang phụ (Subcarrier).
Load moulation với sĩng mang phụ tạo ra 2 phổ ở antenna của reader. Những phổ này cĩ thể được tách ra từ một tín hiệu mạnh hơn của reader bằng bộ lọc thơng dải. Một khi nĩ được khuếch đại, tín hiệu sĩng mang phụ được giải điều chế hết sức đơn giản.
Do độ rộng của băng thơng cần thiết để truyền một sĩng mang phụ, phương pháp này chỉ dùng trong khoảng tần số ISM (thường là 6,78MHz, 13,56MHz, 27,125MHz).
SVTH: Nguyễn Đình Thành GVHD: Ths. Nguyễn Chí Ngọc
-57-
Phương pháp hài phụ (Subharmonic): hài phụ của một tín hiệu hình sin biên độ A cĩ tần số là fA là một tín hiệu hình sin cĩ biên độ B, tần số fB bằng với một trong những giá trị sau : fA/2, fA/3, fA/4.
Trong những phương pháp hài phụ, tần số fB cĩ được bằng cách lấy tần số fA do reader phát đi chia cho 2. Tín hiệu ngõ ra fB của một bộ chia nhị phân được điều chế với luồng dữ liệu từ transponder. Tín hiệu đã điều chế sau đĩ được hồi tiếp về antenna của transponder thơng qua một bộ lái. Thường người ta sử dụng tần số fA = 128kHz và tần số fB = 64kHz.
Hình 2.12. Sơ đồ mạch của transponder hài phụ
Antenna của transponder gồm cĩ một cuộn dây với một van trung tâm. Đây cũng là nơi năng lượng được cung cấp lấy từ điểm cuối. Tín hiệu quay về của transponder được hồi tiếp vào cuộn thứ 2.