Khi một thẻ nằm trong vùng hoạt động của đầu đọc, hình vẽ bên dưới trình bày cơ bản về hệ thống điều chế phản hồi. Đầu đọc phát ra sóng điện từ với hệ số năng lượng bức xạ là P1.G1 vào không gian xung quanh. Do đó, thẻ nhận được năng lượng P2 Pe, tương ứng với điện trường E tại khoảng cách r.
Hình 1.11: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của anten thụ động.
1.3.1 Mạch tương đương của anten.
Ta có phương trình trở kháng cơ bản của thẻ là:
ZT RT jXT
Tuy nhiên trong thực tế, trở kháng vào của thẻ có thể được thay thế một cách dễ dàng hơn trong dạng mạch song song bao gồm điện trở tải RL và một tụ vào C2 và một điện trở có thể điều chỉnh Zmod như hình vẽ:
Hình 1.12: Mạch tương đương của anten trên thẻ thụ động.
Trở kháng ZT của thẻ có thể xác định được thông qua mạch tương đương như sau:
mod 2
1 1
1 R C R
j jX R
Z
L T
T
T
Các đại lượng RT và XT cúng có thể được xác định một cách đơn giản như sau:
mod 2
1 1
Re 1
Z C R
j R
L
T
và
mod 2
1 1
Im 1
Z C R
j X
L
T
1.3.2 Năng lƣợng cung cấp cho thẻ thụ động.
Thẻ thụ động không có nguồn năng lượng đi kèm. Nếu thẻ ở trong vùng hoạt động thì một điện áp cảm ứng U0 xuất hiện trên anten của thẻ bởi điện trường E tại khoảng cách r. Một phần điện áp cảm ứng UT ở đầu cuối của anten.
Chỉ có phần điện áp này được chỉnh lưu và cung cấp cho hoạt động của anten.
Trong trưòng hợp năng lượng trở kháng bức xạ Rr và trở kháng vào ZT của anten tương đương nhau thì ta có: P2 Pe
Hình 1.13: Mô hình năng lượng của anten.
Để sử dụng nguồn năng lượng thấp này ta sử dụng điốt tách sóng Schottky với trở kháng phù hợp để chỉnh lưu.
Điốt Schottky có mạch tương đương như sau: (Hình 1.14).
Hình 1.14: Cấu trúc và mạch tương đương của điốt Schottky.
Cj là dung kháng lớp tiếp giáp ký sinh của chip và RS là điện trở mất mát của các cực điốt. Rj là điện trở tiếp giáp của điốt và được tính như sau:
j I I
T R n
8.33105
trong đó, n là yếu tố lý tưởng, T là nhiệt độ Kelvin, Is là dòng bão hoà và Iblà dòng điện dịch qua điốt.
Cấu tạo của điốt Schottky cho phép chúng hoạt động trong một phạm vi rộng. Trong thẻ của hệ thống RFID lớp p chính đã được sử dụng. Do đó độ dịch không của tín hiệu là nhỏ. Nếu dòng điều khiển trên -10dB (0.1 mW) đường đặc trưng của điốt nằm trong vùng tuyến tính.
Lúc đó, giá trị đỉnh của chỉnh lưu là Uchip~UinUchip~ Pin Trong trường hợp năng lượng hoạt động dưới -20dB (10W) ta có:
in chip in
chip U U P
U ~ 2 ~
Hình 1.15: Sự phụ thuộc của năng lượng vào và điện áp ra trên anten.
1.3.3 Sự phản xạ và sự khử.
Trường điện từ phát ra từ đầu đọc không chỉ bị phản xạ bởi thẻ mà còn bị phản xạ bởi các vật nằm trong vùng lân cận khi thể tích của nó lớn hơn bước sóng
0 của trường. Các trường phản xạ chồng lên trường chính do đầu đọc phát ra.
Điều đó lần lượt làm cho giảm hoặc thậm chí là khử (do chồng pha ngược nhau) và sự mở rộng (khuếch đại) (do chồng pha cùng nhau) của trường trong thời gian
0 2
giữa các điểm cực tiểu riêng. Đồng thời, việc rất nhiều sóng phản xạ riêng tại các khoảng cách khác nhau dẫn tới độ lớn của điện trường E không giống nhau ở xung quanh đầu đọc, có nhiều vùng điện trường bị khử hẳn. Hiện tượng này có thể được khắc phục bằng cách bọc anten trong môi trường kim loại.
1.3.4 Điều chế .
Anten của thẻ phản xạ một phần năng lượng phát đến tại các lỗ hổng phân bố
As
của anten thẻ. Theo cách này, một phần nhỏ năng lượng của nguồn P1 được phát bởi đầu đọc quay trở lại đầu đọc do thẻ khi nhận năng lượng P3
Sự phụ thuộc của phân bố lỗ hổng vào mối quan hệ giữa ZT và ZA được sử dụng trong thẻ RFID để gửi dữ liệu từ thẻ về đầu đọc. Để làm được điều đó, trở kháng vào ZT của thẻ được thay đổi theo thời gian tương ứng với dòng dữ liệu cần truyền bằng việc chuyển mạch đóng hay mở chuyển mạch với một trở kháng mắc thêm Zmod tương ứng với dòng dữ liệu cần phát. Kết quả ta được, phân bố lỗ hổng
và năng lường phản xạ bởi thẻ thay đổi theo thời gian tương ứng với dữ liệu, như vậy, nó đã được điều chế. Do đó điều chế được gọi là điều chế .
Quá trình điều chế như sau:
Hình 1.16: Nguyên lý điều chế .
CHƯƠNG 2