Giriş Giriş Giriş

Radyo Frekans Tanımlama (RFID) teknolojisi, modern envanter yönetimi, varlık izleme, erişim kontrolü ve hatta iletişimsiz ödemelerin üzerinden en az milyarlarca etikete ölçeklendiği gibi, düşük maliyetli, düşük güç etiketleri ile bu çatışma koşullarındaki temel bir şekilde ortaya çıkmaktadır.

RFID ve Modulation

Nasıl Geçer RFID Tags

Pasif RFID etiketlerinin dahili bataryası yoktur. Bunun yerine, taşıyıcıyı geri göndermeye yönelik sürekli dalga (CW) taşıyıcıdan enerji harcarlar.Rektör tekrar DC tedarikine dönüştürür. ancak, ASK, sinyal amplitüdünü değiştirmek için kırılgandır.FSK, eski tasarımlarda doğal olarak daha iyi bir şekilde dönüşüm sağlar.

Neden Modulation Matters

Modulation doğrudan etiketin aralıkını etkiler, biraz hata oranı (BER), güç tüketimi ve düzenleyici bir uyum. Düşük güç RFID, modulation programı, çok düşük sinyal-noise oranlarında sağlam algılamaya izin verir, bu da ASK'dan daha az hassas ve daha az hassas bir şekilde elde edilir: bir ikili “0” (mark) ve ikili “1” (space) için bir tane (uz) ile uygulanan basit bir sinyal değişikliği tespit ederken, bu devre dışı bırakmak için daha kolay bir şekilde çalışır.

FSK'yı RFID'de Anlamak

Frekans Değiştir Anahtarlama Açıklandı

Basitlik açısından, FSK, iki taşıyıcı frekans f0 ve f1 arasında küçülerek ikili verileri kodlamaktadır. Frekans sapması {{f = |f1 - f0| ve veriler oran mod ISM grubudur. düşük güç için RFID, iki resonant devreleri ile sınırlıyor veya tek bir anahtarlama işlemine bağlı olarak sabitlenir.

Düşük Güç için FSK Variants: FSK vs MSK vs GFSK

Temel 2FSK'nin ötesinde, Minimum Shift Keying (MSK) FSK'nın tam olarak 0,5'lik bir modülasyon indeksi ile bir modlama indeksi ile uyumlu olması gerekir, çünkü yukarıdaki modüller otomatik olarak yapılır.

Low-Power Tags: FSK için Anahtar Tasarım

Oscillator Design ve Frekans Stability

Bir FSK modülatörün kalbi osilatördür. Düşük güç etiketleri için, üç ana tip kabul edilir: LC tank osilatörler, kristal osilatörler ve RCEX'in üzerindeki tüm titreşimler için entegre edilebilir, ancak büyük Kristal osilatörler (milleterler, Colpitts, Hartley) iyi bir faz gürültü ve orta frekans stabilitesi sunar.

Doğru Modulation Frequencies ve Düzenlemesel Uyum Seç

Taşıyıcı frekansı ve sapma seçimi iki ton ile uyumlu olmalıdır, {{f = 14 kHz ve 28 kbps veri oranına sahip olmak için en yüksek bant genişliğine izin verir.Inscatter modulation is also use 13.553 MHz and 13.567 MHz as the two tones, reting {{f = 14 kHz and a modulation index of the same-FL rrier[değiştir | kaynağı değiştir]

Modulation Circuit Topologys

Birkaç devre topolojileri, düşük güç etiketinde FSK modulation'ı fark edebilir:

  • [FONT:0) Fotograf: [Dönetici: 0,2|Dört ağırlıklı bir ziscillator'ın resonant tankına bağlı, sonlu bir devlet makinesinden Dijital kontrol her bir miktar için uygun kapasiteye sahip bir değer sağlar.Bu yöntem iyi doğrusallık ve minimum aşama süresizliği sağlar, ancak anahtarlar parasitik kapasiteyi ve gücü kaybetmeyi ortaya koyar.
  • [FONT:0]Voltage-Controlled Oscillator (VCO) ile Direkt Bias Control:) Bir VCO'nun kontrol gerilimi, çıktı frekansına geçiş için iki seviye arasında hareket eder. Ring oscillator VCOs çok küçük ve düşük güçtir, ancak frekansı stabilitesi daha istikrarlıdır.
  • [FONT=0]Load Modulation with Two Distinct Loads:[Döntgenlik:0) Geri dönüşlü FSK, etiketin modülatörü iki dürtü arasında (örneğin, Z1 ve Z2) iki frekansa karşılık gelen fiyatlarda. FSK subcarrier modulation için, geçiş oranının kendisi modlama parametresi: etiketi yüksek bir hızda (örneğin, 400 kHz)

Tüm topolojilerde, bakım frekans geçişleri sırasında aksanmak için alınmalıdır. Notual frekansı değişimi (kontinuous-fak FSK) ⁇ splatter'i azaltır ve alıcının taşıyıcı kurtarmasını basitleştirir.

Güç Yönetimi ve Enerji

Düşük güç operasyonu pasif etiketler için çok önemlidir. Tüm etiket için mevcut bütçe ( hafıza, mantık ve modulation dahil) genellikle 10 μA'nın 1.5 V tedarikinden altında. FSK modüllator bu bütçede verimli bir şekilde çalışmalıdır.

  • [FONT:0]Duty bisiklet:[Dönetici:[Dönetici:0)) Oscillator ve modülator, transkriptler arasında kapatılır.
  • [FONT:0)Subthreshold operation:[Dönetici: [Dönetici:0)[Döneticiler) Dijital mantık ve hatta bazı RF osilrescillat bölgelerinde (şu anki, daha düşük hızda) ameliyatları azaltmak için (Vgs aşağıda) kullanılabilir.
  • [FONT:0) Enerji optimizasyonu: [Dönetici:[Dönetici:0) Enerji üretimi optimizasyonu:[Dönetici) Bir güç yönetimi biriminde şarj edilebilir ve modülatör için tedariki doğrudan etkiler. Schottky diyots veya sıfır-Vt MOSFETs düşük ileri düşüşle birlikte, düşük şarj edilebilir bir gerilim için kullanılır.

FSK'nın RFID Uygulamalarında Avantajları

FSK, gerçek dünya RFID dağıtımlarında ölçülebilir performans avantajları sunar. Birincisi, sürekli zarf, FSK'nın güç yükselticisi (eğer herhangi biri) verileri bozmadan, ASK'nın hassas yükselticileri elde etmek için gerekli olan 3-5 dB iyileştirmenin frekansa dayandığı anlamına gelir, çünkü algılama aynı oranda doğrudan doğrulayıcı kontrolcüler ve makineler gibi dışsal uyarıları geri çevirmektedir.

Meydanlar ve Pratik Çözümler

Frekans Drift ve Compensation

Düşük güç osilatörler sıcaklık ve tedarik gerilim varyasyonlarına doğal olarak duyarlıdır. Frekans sürüklenme, okuyucunun algılama geçiş bandından geçmek için iki FSK tonlarına neden olabilir.

  • [[Dönetici frekans kontrolü (AFC): ), okuyucu, etiketin taşıyıcı dengelemesini ölçer ve kendi yerel osilatörünü ayarlar veya bir düzeltme faktörü uygular.Bu, etiketden bir eğitim dizisi gerektirir.
  • [FONT:0]Crystal-geriye dönük kalibrasyon: [Döntgen: 1) Bazı etiketler düşük frekanslı kristal osilatör (örneğin, 32.768 kHz) RF osilatöre düzenli olarak kullanılan, ancak bu maliyet ve boyut içerir.
  • [FONT:0]Temperature-compensated önyargı:[Dönemli: 1) Bir grupgap referans ve sıcaklık sensörü, osilatörün çıktısını korumak için bir önyargı oluşturabilir.Bu, birçok uygulama için kabul edilebilir olan 1 μA'yı ekler.

Miniaturization and component Selection Selection

RFID etiketlerinin sık sık sık ince olması gerekir ve genellikle tek kullanımlık bir çözünürlükte, yüksek çözünürlükte bulunan ve sabit bir şekilde kullanılan bir optik cihazda (p>) bir sabit yükleme işlemine göre, yüksek çözünürlükte sabit bir şekilde sabitlenebilir.

Toplantı Düzenlemesi Limitleri

Düzenleme organları, FSK sinyalinin kanal genişliğini aşmaması için sıkı sınırlar getiriyor.In a Gaussian pre-filter (GF) üzerinden en fazla izin verilen FSK bandının diğer ucundaki kontrol altına alınması gerekir.

FSK Okuyucuları için Demolama Teknikleri

Coherent vs Non-Coherent Tespit

Okuyucunun demodulatoru, yerel olarak üretilen bir referansla ilgili olarak, Gaussian gürültüyü kullanarak karmaşık bir taşıyıcı kurtarma işlemine izin verebilir; bu, etiketin sabit devretmesinde daha iyi bir şekilde ayarlanan bir yönteme bağlıdır.

Maliyet vs Performans Ticareti

FSK'nın basitliği, okuyucunun tek bir aşağılayıcı ve düşük seviyeli bir filtreyi kullanarak takip etmesine izin verir (FVC). Bir FVC, gürültülü ortamlarda sınırlı bir şekilde inşa edilebilir.Birkaç uygulama için basit bir farklılaştırıcı ve dektör kabuğu yeterlidir.

Diğer Modulation Schemes ile FSK'yi Karşılaştırmak

RFID'de, en yaygın geri modulationlar ASK (on-off keying) ve PSK (fayda anahtarlama) olarak adlandırılır.

  • [FONT=0]ASK[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜŞÜNÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞ
  • [FONT:0)PSK[DÜDÜDÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜN
  • [FONT=0)OOK[[Dönetici:0) [Dönetici], çok düşük güç olan ASK'nın alt kümesidir, ancak aynı amplifiğe karşı hassasiyet gösterir. FSK, fading kanallarında aynı iletim gücü daha düşük hata oranlarına ulaşabilir, çünkü yayınlanmış analizler.

Birçok orta menzil için (2-10 m) pasif bir şekilde RFID uygulamaları için endüstri, ASK/PSK'de miras uyumluluk nedeniyle standartlaşmıştır. Ancak, aralıkların en üst düzeye ya da çevrenin sert olduğu yer için (örneğin, endüstriyel, tıbbi), FSK cazip bir alternatiftir.

Gerçek Dünya Uygulamaları ve Vaka Çalışmaları

Depolarda Yasaklama Yönetimi

FSK tabanlı HF RFID etiketleri ile metal raflar ve konveyörler ile gürültülü bir ortamda yüksek değerli malları takip etmek için dağıtıldı. FSK'nın sürekli zarfı, önceki ASK etiketleri ile kıyasla, 1356 MHz'de 15 kHz'den fazla şarj edilen bir devrede anahtarlama işlemine kıyasla, okuyucunun EROM'u ve mikroptörünü % 99.9 oranında okuma oranına ulaştı.

Tıbbi İmplantlar ve Giyilebilirler

Implantable tıbbi cihazlar (örneğin, glukoz sensörleri) batarya hayatını korumak için ultra-düşük-güçlü iletişim gerektirir. Bir araştırma ekibi, 403 MHz'de çalışan pasif FSK gerisil etiketi (MICS bandı) güvenilir bir veri iletimine izin verdi.

İletişimsiz Ödeme Kartları

Bazı kontakt ödeme sistemleri, özellikle ISO/IEC 14443'ü takip edenler, okuyucu-to-tag iletişim ve yükleme modulation (örneğin, ASK'nın bir formu) etiketi hazırlayan bir sonraki nesil yüksek hızlı ödeme etiketleri için önerilen, 10.48'de bir prototip FSK'nin altındaki bir miktar hata oranını azaltmak için, kartın anteninde mevcut iki resonlu frekansın arasından alternatif olarak değiştirmek için bir CMOS geçiş yaptı.

Future Yol Tarifi

Backscatter FSK for Passive Tags

Arkascatter iletişiminde son gelişmeler FSK'yı altkarriere tanıttı, etiketin okuyucuda filtrelenebildiği, ilk taşıyıcı ile geçişten kaçındığı anlamına gelir. Araştırma bu yöntemi kullanarak, bu şekilde, FSK aracılığıyla çevresel parametreleri ve verileri frekanssız bir şekilde aktaran bir modüle dönüştürür.

IoT ve Edge Computing ile entegrasyon

Nesnelerin interneti genişliyor gibi, RFID etiketleri, işlem öncesi verileri önceden işlemeye başlayan hesaplama düğümleri ile gelişmektedir. Low-power FSK modülcular, tek bir CMOS çipleri ile entegre edilebilir ve sensörler aktif bir gelişim altındadır. Örneğin, 65 nm CMOS etiketi, yüksek veri oranları için bir Cortex-M0 işlemcisi ve bir FSK vericisi tüketecektir.

Ultra-Low-Power Oscillators

MEMS resonatörler ve toplu-kuvvetli dalga (BAW) resonatörler son derece yüksek Q ve mükemmel frekans (kesinlikle söndürücüler) ve nanowattlar bir sonraki on yılda, yüksek çözünürlükte girebilmeleri için.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

FSK'yı düşük güç RFID etiketleri ile uygulama koşulları zor ve aralıksız hale getirmek için güçlü bir aday haline getiren bir mühendislik problemidir.Profing FSK, yüksek çözünürlükte ölçülebilir avantajlar sunar, yüksek çözünürlükte, akıllı devrelerin yüksek çözünürlükte yer alan uygulamaları için güçlü bir aday haline getirir.