一种电子标签识读终端的研究与设计

电子标签和识读终端是构成射频识别系统的基本条件。本文对低频电子标签与识读终端之间的作用基理进行了研究分析，据此提出了以基站芯片EM4095为射频接口的识读终端硬件设计，并对解码程序设计中的关键问题进行了具体论述。

1 引言

　　射频识别(RFID)是利用无线方式对电子数据载体(电子标签)进行识别的一种新兴技术。与接触式Ic卡和条形码识别等系统比较，它有着巨大的优势。利用射频识别技术，能有效实现对数量大、分布区域广的信息进行智能化管理，达到高效快捷运作的目的，特别是在物流、交通航运、自动收费、服务领域等方面有着广泛的应用前景。

　　针对工作频率为100kHz一150kHz的电子标签EM4100．本文提出了其识读终端的设计。

2 无源射频芯片EM4100工作基理

　　EM4100系列为微型低功耗电子标签芯片，工作频率范围为100kHz～ 150kHz，主时钟及工作电源取自识读器发射的信号。作为接收天线的线圈和微芯片已连好并封装在一起。内部电路分模拟模块和数字模块2大部分。模拟模块包括：全波整流电路，时钟提电路，调制电路；数字模块包括： 序列发生器，只读存贮器．数据编码器。

　　无源电子标签与识读器之间的作用距离满足关系rλ(工作波长)，根据天线理论，属于天线近区场(即感应场)。因此，电子标签天线与识读终端天线之间的作用是基于电磁感应原理，等效电路见图1。其中，Ll为识读器发射天线电感，L2为电子标签线圈电感，R2为电子标签线圈的内阻，R L为电子标签谐振回路的等效负载。

　　互感M在 L2上产生的电压 作为 L2回路的信号源，由等效电路可推得回路的输出电压表达式：

　　在其他因素不变时，若识读终端发射的信号频率与该谐振电路的谐振频率() 相等，则输出电压最大；偏离谐振频率时，电压将快速减小。谐振信号经整流滤波后作为片工作电源，当该电压值达到EM4100的要求时，芯片启动工作。该谐振电路的输出电压值取决于Q值、交变磁场强度及频率。显然，电子标签与识读终端之间的距离直接影响该电压值。

　　在时钟提取电路从线圈感应信号提取的主时钟作用下，序列发生器发出存储器寻址、数据串行输出控制、数据编码控制等信号。芯片内存贮有唯一的64bit代码：9bit起始位、40bit信息位、14bit校验位、lbit停止位。代码经编码后控制调制器中的电流开关．实现对f0=125kHz载波进行调幅。每bit数据的时间宽度与载波周期的比率有3种选择：64、32、16。数据信号控制应答器天线负载的接通和断开．识读器天线上电压将跟随变化，实际是应答器(电子标签)数据对识读器天线电压进行振幅调制，实现了应答器数据向识读器的传输。这就是所谓的负载调制。在识读终端有效作用范围内，电子标签循环发送64bit代码数据，实现数据向识读终端的传送。

3 识读终端硬件系统设计