射頻

射頻

射頻(RF)是Radio Frequency的縮寫,表示可以輻射到空間的電磁頻率,頻率範圍從300KHz~300GHz之間。射頻簡稱RF射頻就是射頻電流,它是一種高頻交流變化電磁波的簡稱。每秒變化小於1000次的交流電稱為低頻電流,大於10000次的稱為高頻電流,而射頻就是這樣一種高頻電流。高頻(大於10K);射頻(300K-300G)是高頻的較高頻段;微波頻段(300M-300G)又是射頻的較高頻段。在電子學理論中,電流流過導體,導體周圍會形成磁場;交變電流通過導體,導體周圍會形成交變的電磁場,稱為電磁波。在電磁波頻率低於100khz時,電磁波會被地表吸收,不能形成有效的傳輸,但電磁波頻率高於100kHz時,電磁波可以在空氣中傳播,並經大氣層外緣的電離層反射,形成遠距離傳輸能力,我們把具有遠距離傳輸能力的高頻電磁波稱為射頻;射頻技術在無線通信領域中被廣泛使用,有線電視系統就是採用射頻傳輸方式。

基本信息

分類和套用

射頻射頻

目前定義RFID產品的工作頻率有低頻高頻和甚高頻的頻率範圍內的符合不同標準的不同的產品,而且不同頻段的RFID產品會有不同的特性。其中感應器有無源和有源兩種方式。

低頻

低頻(從125KHz到134KHz)其實RFID技術首先在低頻得到廣泛的套用和推廣。該頻率主要是通過電感耦合的方式進行工作,也就是在讀寫器線圈和感應器線圈間存在著變壓器 耦合作用。通過讀寫器交變場的作用在感應器天線中感應的電壓被整流,可作供電電壓使用.磁場區域能夠很好的被定義,但是場強下降的太快。
特性:
工作在低頻的感應器的一般工作頻率從120KHz到134KHz,TI的工作頻率為134.2KHz。該頻段的波長大約為2500m;
1.除了金屬材料影響外,一般低頻能夠穿過任意材料的物品而不降低它的讀取距離。
2.工作在低頻的讀寫器在全球沒有任何特殊的許可限制。
3.低頻產品有不同的封裝形式。好的封裝形式就是價格太貴,但是有10年以上的使用壽命。
4.雖然該頻率的磁場區域下降很快,但是能夠產生相對均勻的讀寫區域。
5.相對於其他頻段的RFID產品,該頻段數據傳輸速率比較慢。
6.感應器的價格相對與其他頻段來說要貴。
主要套用:
畜牧業的管理系統;汽車防盜和無鑰匙開門系統的套用;馬拉松賽跑系統的套用;自動停車場收費和車輛管理系統;自動加油系統的套用;酒店門鎖系統的套用;門禁和安全管理系統。

高頻

高頻(工作頻率為13.56MHz)在該頻率的感應器不再需要線圈進行繞制,可以通過腐蝕活著印刷的方式製作天線。感應器一般通過負載調製的方式的方式進行工作。也就是通過感應器上的負載電阻的接通和斷開促使讀寫器天線上的電壓發生變化,實現用遠距離感應器對天線電壓進行振幅調製。如果人們通過數據控制負載電壓的接通和斷開,那么這些數據就能夠從感應器傳輸到讀寫器。
特性:
1.工作頻率為13.56MHz,該頻率的波長大概為22m;
2.除了金屬材料外,該頻率的波長可以穿過大多數的材料,但是往往會降低讀取距離。感應器需要離開金屬一段距離;
3.該頻段在全球都得到認可並沒有特殊的限制;
4.感應器一般以電子標籤的形式;
5.雖然該頻率的磁場區域下降很快,但是能夠產生相對均勻的讀寫區域;
6.該系統具有防衝撞特性,可以同時讀取多個電子標籤;
7.可以把某些數據信息寫入標籤中;
8.數據傳輸速率比低頻要快,價格不是很貴。
主要套用:
圖書管理系統的套用;液化氣鋼瓶的管理套用;服裝生產線和物流系統的管理和套用;三表預收費系統;酒店門鎖的管理和套用;大型會議人員通道系統;固定資產的管理系統;醫藥物流系統的管理和套用;智慧型貨架的管理。

甚高頻

甚高頻(工作頻率為860MHz到960MHz之間甚高頻系統通過電場來傳輸能量。電場的能量下降的不是很快,但是讀取的區域不是很好進行定義。該頻段讀取距離比較遠,無源可達10m左右。主要是通過電容耦合的方式進行實現。
特性:
1.在該頻段,全球的定義不是很相同-歐洲和部分亞洲定義的頻率為868MHz,北美定義的頻段為902MHz到905MHz之間,在日本建議的頻段為950MHz到956MHz之間。該頻段的波長大概為30cm左右。
2.目前,該頻段功率輸出目前統一的定義(美國定義為4W,歐洲定義為500mW)。
3.甚高頻頻段的電波不能通過許多材料,特別是水,灰塵,霧等懸浮顆粒物資。相對於高頻的電子標籤來說,該頻段的電子標籤不需要和金屬分開來。
4.電子標籤的天線一般是長條和標籤狀。天線有線性和圓極化兩種設計,滿足不同套用的需求。
5.該頻段有好的讀取距離,但是對讀取區域很難進行定義。
6.有很高的數據傳輸速率,在很短的時間可以讀取大量的電子標籤。
主要套用:
供應鏈上的管理和套用;生產線自動化的管理和套用;航空包裹的管理和套用;貨櫃的管理和套用;鐵路包裹的管理和套用;後勤管理系統的套用;大規模人員進出管理的套用。

有源RFID技術

有源RFID技術(2.45GHz、5.8GHz)有源RFID具備低發射功率、通信距離長、傳輸數據量大,可靠性高和兼容性好等特點,與無源RFID相比,在技術上的優勢非常明顯。被廣泛地套用到公路收費、港口貨運管理、人員定位管理等套用中。但是使用此頻段具有很強的方向性,並且在接收區域內如有金屬物體的話,金屬物體對該頻段的射頻會產生折射和反射,從而影響射頻接收器的信號讀寫。

工作原理

射頻模組LDM523射頻模組LDM523

系統的基本工作流程是:閱讀器通過發射天線傳送一定頻率的射頻信號,當射頻卡進入發射天線工作區域時產生感應電流 ,射頻卡獲得能量被激活;射頻卡將自身編碼等信息通過卡內置傳送天線傳送出去;系統接收天線接收到從射頻卡傳送來的載波信號,經天線調節器傳送到閱讀器,閱讀器對接收的信號進行解調和解碼然後送到後台主系統進行相關處理;主系統根據邏輯運算判斷該卡的合法性,針對不同的設定做出相應的處理和控制,發出指令信號控制執行機構動作。
耦合方式(電感-電磁)、通信流程(FDX、HDX、SEQ)、從射頻卡到閱讀器的數據傳輸方法(負載調製、反向散射、高次諧波)以及頻率範圍等方面,不同的非接觸傳輸方法有根本的區別,但所有的閱讀器在功能原理上,以及由此決定的設計構造上都很相似,所有閱讀器均可簡化為高頻接口和控制單元兩個基本模組。高頻接口包含傳送器和接收器,其功能包括:產生高頻發射功率以啟動射頻卡並提供能量;對發射信號進行調製,用於將數據傳送給射頻卡;接收並解調來自射頻卡的高頻信號。不同射頻識別系統的高頻接口設計具有一些差異。
閱讀器的控制單元的功能包括:與套用系統軟體進行通信,並執行套用系統軟體發來的命令;控制與射頻卡的通信過程(主-從原則);信號的編解碼。對一些特殊的系統還有執行反碰撞算法,對射頻卡與閱讀器間要傳送的數據進行加密和解密,以及進行射頻卡和閱讀器間的身份驗證等附加功能。
無線射頻識別系統的讀寫距離是一個很關鍵的參數。目前,長距離無線射頻識別系統的價格還很貴,因此尋找提高其讀寫距離的方法很重要。影響射頻卡讀寫距離的因素包括天線工作頻率、閱讀器的RF輸出功率、閱讀器的接收靈敏度、射頻卡的功耗、天線及諧振電路的Q值、天線方向、閱讀器和射頻卡的耦合度,以及射頻卡本身獲得的能量及傳送信息的能量等。大多數系統的讀取距離和寫入距離是不同的,寫入距離大約是讀取距離的40%~80%。

計算單位

絕對功率

射頻常用計算單位簡介射頻常用計算單位
各種射頻常用計算單位,是深入地理解射頻概念的必備基礎知識之一;絕對功率的dB表示射頻信號的絕對功率常用dBm、dBW表示,它與mW、W的換算關係如下:

例如信號功率為x,W,利用dBm表示時其大小為:

1mW等於0dBm。例如:1W等於30dBm,等於0dBW。

相對功率

射頻收發核心電路射頻收發核心電路

相對功率的dB表示射頻信號的相對功率常用dB和dBc兩種形式表示,其區別在於:

dB是任意兩個功率的比值的對數表示形式;而dBc是某一頻點輸出功率和載頻輸出功率的比值的對數表示形式。

例如:30dBm - 0dBm = 30 dB

天線增益

天線增益一般由dBi或dBd表示。dBi是指天線相對於無方向天線的功率能量密度之比,dBd是指相對於半波振子Dipole 的功率能量密度之比,半波振子的增益為2.15dBi,因此0dBd=2.15dBi。

其他單位

射頻原理射頻原理

電阻:阻擋電流通過的物體或物質,從而把電能轉化為熱能或其它形式的能量,單位:歐姆,Ω

電壓:電位或電位差,單位:伏特,V

電流:單位時間內通過電路上某一確定點的電荷數,單位:安培,A

電感:線圈環繞著的東西,通常是導線,由於電磁感應的原因,線圈可產生電動勢能,單位:亨利,H

電容:一個充電的絕緣導電物體潛在具有的最大電荷率,單位:法拉,F

術語知識

1.功率/電平(dBm):放大器的輸出能力,一般單位為w、mw、dBm

2.增益(dB):即放大倍數,單位可表示為分貝(dB)。

註:dBm是取1mw作基準值,以分貝表示的絕對功率電平。換算公式:

電平(dBm)=10lgmw

5W→10lg5000=37dBm

10W→10lg10000=40dBm

20W→10lg20000=43dBm

從上不難看出,功率每增加一倍,電平值增加3dB

即:dB=10lgA(A為功率放大倍數)

3.插損:當某一器件或部件接入傳輸電路後所增加的衰減,單位用dB表示。

4.選擇性:衡量工作頻帶內的增益及帶外輻射的抑制能力。-3dB頻寬即增益下降3dB時的頻寬,-40dB、-60dB同理。

5.駐波比(回波損耗):行駐波狀態時,波腹電壓與波節電壓之比(VSWR)

附:駐波比——回波損耗對照表:

SWR1.2,1.25,1.30,1.35,1.40,1.50

回波損耗(dB)21,19,17.6,16.6,15.6,14.0

註:根據回波損耗(RL)的計算駐波比(SWR)關係式為SWR=[10^(RL/20)+1]/[[10^(RL/20)-1]]。

6.三階交調 :若存在兩個正弦信號ω1和ω2由於非線性作用將產生許多互調分量,其中的2ω1-ω2和2ω2-ω1兩個頻率分量稱為三階交調分量,其功率P3和信號ω1或ω2的功率之比稱三階交調係數M3。

即M3=10lgP3/P1(dBc)

7.噪聲係數:一般定義為輸出信噪比與輸入信噪比的比值,實際使用中化為分貝來計算。單位用dB。

8.耦合度:耦合連線埠與輸入連線埠的功率比,單位用dB。

9.隔離度:本振或信號泄露到其他連線埠的功率與原有功率之比,單位dB。

10.天線增益(dB):指天線將發射功率往某一指定方向集中輻射的能力。一般把天線的最大輻射方向上的場強E與理想各向同性天線均勻輻射場場強E0相比,以功率密度增加的倍數定義為增益。Ga=E2/E02

11.天線方向圖:是天線輻射出的電磁波在自由空間存在的範圍。方向圖寬度一般是指主瓣寬度即從最大值下降一半時兩點所張的夾角。

12.天線前後比:指最大正向增益與最大反向增益之比,用分貝表示。

13.單工:亦稱單頻單工制,即收發使用同一頻率,由於接收和傳送使用同一個頻率,所以收發不能同時進行,稱為單工。

14.雙工:亦稱異頻雙工制,即收發使用兩個不同頻率,任何一方在發話的同時都能收到對方的講話。單工、雙工都屬於移動通信的工作方式。

15.放大器:(amplifier)用以實現信號放大的電路。

16.濾波器:(filter)通過有用頻率信號抑制無用頻率信號的部件或設備

17.衰減器:(attenuator) 在相當寬的頻段範圍內一種相移為零、其衰減和特性阻抗均為與頻率無關的常數的、由電阻元件組成的四端網路,其主要用途是調整電路中信號大小、改善阻抗匹配。

功分器:進行功率分配的器件。有二、三、四….功分器;接頭類型分N頭(50Ω)、SMA頭(50Ω)、和F頭(75Ω)三種。

18.耦合器:從主幹通道中提取出部分信號的器件。按耦合度大小分為5.10.15.20…dB不同規格;從基站提取信號可用大功率耦合器(300W),其耦合度可從30~65dB中選用;耦合器的接頭多採用N頭。

19.負載:終端在某一電路(如放大器)或電器輸出連線埠,接收電功率的元/器件、部件或裝置統稱為負載。對負載最基本的要求是阻抗匹配和所能承受的功率。

20.環形器:使信號單方向傳輸的器件。

21.轉接頭:把不同類型的傳輸線連線在一起的裝置。

22.饋線:是傳輸高頻電流的傳輸線。

23.天線:(antenna)是將高頻電流或波導形式的能量變換成電磁波並向規定方向發射出去或把來自一定方向的電磁波還原為高頻電流。

套用領域

通信體系

頻率介紹

在整個射頻通信中,主要包含以下幾種頻率:傳輸頻率 、接收頻率、中頻和基帶頻率。基帶頻率是用來調製數據的信號頻率。而真正的傳輸頻率則比基帶頻率高很多,一般的頻譜範圍是500MHz到38GHz,數據信號也是在此高頻下進行傳輸的。一般來說,射頻系統具有非常強大的傳輸調製信號的功能,即使在有干擾信號和阻斷信號[z2]的情況下,該系統也可以做到以最高的質量傳送並且以最好的靈敏度接收調製信號。阻斷信號主要有兩種:帶內阻斷信號和帶外阻斷信號。帶外阻斷信號是指分布在信號頻譜之外的無關信號,例如由其它無線傳輸技術產生的數據信號。帶內阻斷信號則分布在我們感興趣的信號頻譜之內,例如由相同的無線傳輸技術在其它終端產生的數據信號。對於無線通信而言,要成功地實現射頻接收功能,必須要過濾掉這兩種阻斷信號。中頻多被用來作為傳輸/接受頻率和基帶頻率的過渡,而這種傳輸方式正是超外差結構的基礎。一般而言,帶外阻斷信號可以被天線自帶的濾波器過濾掉。而中頻的存在使我們有機會在信號被混合到基帶頻率並做數字處理之前將帶內阻斷信號濾除。另一方面,在傳送端,中頻常被用來濾除所有從基帶轉換到中頻這個過程中可能產生的偽數據和噪聲。

採用超外差結構的另外一種實現方法是利用中頻採樣來減少信號鏈上的器件個數。這種方法選擇在中頻對信號進行採樣,而不是在採樣前先將信號混合到基帶。在第一種超外差結構中,從中頻到基帶的轉換過程需要以下器件:本機鎖相環、智慧型解調器(混頻器)和雙向ADC(模擬-數字轉換器)。如果選擇在中頻進行採樣,那這三個器件可以用一個高性能的ADC來代替。這不僅可以降低信號鏈的複雜程度,還可以提高信號解調的質量。

但是,如果在下行基帶轉換器里套用高質量智慧型解調器,也能得到非常好的通信效果。如果能使本機鎖相環和射頻器件的漏電足夠小,基帶的直流失調便可最小化。除此之外,解調器的相位分離功能可以做到非常準確的90度的相位分離,這將確保信號解調時,誤差向量的值不會變壞或者只是變壞一點。最後,如果我們在使用智慧型解調器的同時,使用一個具有低相位噪聲的鎖相環,將會確保基帶輸出信號的低噪聲,並且因此獲得一個好的位錯誤率(BER)。

因為ADC要在越來越高的頻率下工作,所以中頻採樣結構的功耗變得比第一種超外差結構越來越高,並因此而越來越昂貴,這是中頻採樣結構的最主要的缺點。由於這個原因,基於中頻採樣的射頻結構往往更適合那些在相對低頻或者中頻的套用,畢竟這些頻段對成本的影響不大。不過隨著科技的發展,尤其是CMOS工藝的引進,使得集成高性能的器件和電路的價格越來越低,在不遠的將來,中頻採樣結構將不再是一種昂貴的選擇。

在射頻通信中套用的第三種結構是直接轉換結構。由於直接轉換結構直接將基帶信號和射頻信號在同一進程中混合在一起,這使得該結構的信號鏈路最為簡單,它所需要的元器件最少。與其它兩種結構不同的是,它將不需要中頻處理和聲表面波(SAW)濾波器。

直接轉換結構的主要優點是:價格便宜、小型化、低功耗,並且沒有中頻轉換相關器件。這些優點使得這種結構非常適合在低功耗、攜帶型終端的套用。儘管如此,一些高性能器件的使用為直接轉換結構套用在高端市場打開了方便之門。事實上,正是這些高性能器件的使用,使得直接轉換結構受到越來越多的關注。

由於在直接轉換結構中沒有中頻處理單元,帶內阻斷信號的功率將直接傳遞到混頻器和模數轉換器(如果信號鏈路上含有模數轉換器)。低噪聲的混頻器將確保弱信號不會被噪聲和阻斷信號所淹沒。另外,由於混頻器具有高的輸出擺幅和低的失真,阻斷信號既不會過驅動整個系統也不會調製到我們需要的載波信號上。

對於基帶超外差接收器,如果在本機鎖相環和射頻輸入之間存在泄漏通路,就一定會產生直流失調。對於和全球移動通信系統類似的支持跳頻的一些射頻套用來說,頻率的跳變將導致本機鎖相環路漏電的改變,並最終導致整個系統的直流失調的跳變。如果要糾正它,必須在系統中引入一個直流失調的補償環路。儘管如此,在那些不需要跳頻的套用中,本機鎖相環的漏電是不變的,因此動態直流失調的補償意義不大。

在傳輸端,由於不能有效降低帶內噪聲和失真,採用直接轉換結構的射頻發射機必須是由那些動態範圍大的元器件構成。

在基站的相關套用中,由於面積和頻道密度要被重點考慮,直接轉換結構尤其被看好。因為從基站的角度看,帶內阻斷信號是不存在的(也就是說基站自己將處理帶內阻斷信號),所以,即使直接轉換結構缺乏濾除帶內阻斷信號的功能也是可以接受的。

當然,選擇何種射頻電路結構應該由市場套用來決定。這些指導設計的因素包括:從設計到產品進入市場的時間、成本、外形、功能指標、靈活性、能否支持多種不同的套用模式等等。如何針對一個確定的套用去選擇合適的射頻結構不在本文的介紹範圍之內。但是可以明確的是,如今一些射頻器件製造商已經可以提供各種針對性的服務以幫助我們設計合適的射頻系統,在整個結構設計的過程中,他們甚至可以提供幾位富有經驗的工程師為我們答疑解惑。

功耗管理

在整個研發過程中,你對相關技術了解得越多,你就越能最佳化你的設計。舉例來說,你在設計中使用一個比較昂貴的器件或許可以降低整個系統的成本,換句話說,有的時候在一些器件上多投入幾個美分,就可以充分地延長同樣電池的使用時間。

另一個要注意的地方是功率檢測器,它將發射機實際產生的發射功率與理論值相比較以判斷是否超出可承受的範圍。由於發射信號的時候發射機必須工作在一定的功率範圍內,再加上實際環境肯定會導致電路功耗發生一定的跳變,功率檢測器的作用就顯得非常重要。當終端的發射功率低於理論範圍時,基站就不會識別此信號,相反,如果終端的發射功率超出了理論範圍,此信號就會掩蓋它相鄰的信號。

可是,從功耗的角度來看,如果系統的發射功率在理論範圍的高端,將導致相對更多的系統功耗,並最終降低電池的使用壽命,除非系統一定要通過提高發射功率來克服遠近爭用。就一般情況而言,器件的發射功率越接近理論範圍的低端,電池的使用率就越高。如果要儘可能讓器件的發射功率呆在理論範圍的低端,就必須有一個非常靈敏的功率檢測器來保證發射功率不會跌出理論上可接受的功率範圍,因此,在低發射功率(也就是低功耗)與高靈敏度的功率檢測器之間存在一個折中。

基於對數的功率檢測器可以在非常寬的動態範圍內提供高精度的功率檢測,其測量對象既可以是功率在幾個毫瓦的弱信號,也可以是功率在瓦級的強信號。在類似於無線區域網路標準(802.11)或WiMAX無線寬頻標準的一些無線通信標準下,信號均峰值比率的跳變會導致基於對數的功率檢測器的靈敏度下降。舉例來說,當終端從低的數據交換率(比如上載一個純文本信息)轉變到高的數據交換率(比如下載一個新的圖形標識和或者聲音檔案)時,數據交換率的動態增長和調製的變化將導致信號均峰值比率的跳變,與此同時,基於對數的功率檢測器將會比正常情況多或少地檢測到發射功率;如果最終檢測的結果過高,就會促使系統自動降低發射功率,一旦實際功率低於理論功率範圍的下限,整個通信將會被迫中斷。

對於上面這類套用來說,均方根(RMS)功率檢測器更為合適。均方根功率檢測器不僅可以工作在很寬的動態範圍內,還可以在數據交換率跳變的情況下準確地檢測出發射功率。不過,具有同樣寬的動態範圍的均方根功率檢測器比基於對數的功率檢測器要稍微貴一些,因此,在價格和性能上同樣存在一個折中。如果你的套用不需要很高的精度,那么一個基於對數的功率檢測器或者一個較窄動態範圍的均方根功率檢測器無疑都是你省錢的選擇。

器件尺寸

對於攜帶型終端的套用,器件尺寸的大小是設計時要重點考慮的因素。由於許多射頻套用都是在攜帶型產品領域,晶片賣主時常要求許多不同的封裝模式。越小的封裝常常意味著更加高的性能要求,我們必須注意當封裝尺寸小到一定程度的時候,晶片便會出現意外。由於封裝尺寸越來越小,當晶片工作在發射模式的時候,晶片的散熱將會越來越困難。為了解決這個問題,許多小的封裝常常使用散熱片以減小晶片的熱阻抗。它只有一堆管腳和薄薄的一層塑膠外殼用以保護晶片。

當你決定設計各個功能模組的時候,一定要認真考慮你的設計最終將套用在哪些射頻領域。舉例來說,你或許需要為你的客戶提供一系列基於本地頻率的射頻通信系統。考慮到設計一個射頻通信系統的複雜程度,最為有利的方法是先搭建一個套用簡單的但是可以做許多適應性改進(比如支持多種頻率)的射頻通信系統。如果用這種方法,你只需要用很少的時間去建立一個可用的射頻通信系統,並且可以騰出更多的時間去應付那些針對特別需求的設計。

舉個例子,一個範圍在直流到10GHz的功率檢測器可以適用於任何無線標準。如果使用更加精確、更加穩定(例如對溫度穩定)的高質量器件,而相關的套用又不需要這么高的精度和穩定性,這無疑會增加設計的成本。儘可能地使用單個器件或許可以完全抵消其它部分的代價並且略有贏餘。與此同時,還有可能縮短從設計到產品上市的時間。

如果你要考慮在你的設計中引入射頻技術,你並不需要匆忙地決定一個實現射頻功能的結構。在最終決定系統結構前,必須好好考慮你的賣主的市場套用,並且要考慮到隨著時間的推移,一些新的射頻功能將被要求在你的產品中實現。

醫學套用

射頻除皺是一種非侵入式的治療方式,是目前一個最為安全,最有效果的美容去皺方法之一。
射頻除皺的原理是:射頻波穿透表皮基底黑色素細胞的屏障,使真皮層膠原纖維加熱至55℃-65℃,膠原纖維收縮,使鬆弛的皮膚皺紋被拉緊,從而達到美容去皺的目的。
射頻除皺特點
特點1:高效,實驗證明,射頻除皺能有效刺激膠原蛋白 重組,緊緻肌膚、減少皺紋,治療後滿意度較高。
特點2:安全,射頻除皺系統能保護表皮層,達到即安全又高效的滿意效果,比其它非侵入式的治療安全性更高。此外,治療後沒有恢復期,患者可以立即恢復日常作息,免去了其它治療後所必須的注意事項。
特點3:持久,治療後,因新生的膠原蛋白一直延續不斷產生,皮膚天天都會有改善。且會在4—6個月左右達到更加顯著,令人滿意的效果。

識別系統

識別技術

射頻識別技術依其採用的頻率不同可分為低頻系統和高頻系統兩大類;根據電子標籤內是否裝有電池為其供電,又可將其分為有源系統和無源系統兩大類;從電子標籤內保存的信息注入的方式可將其分為積體電路固化式、現場有線改寫式和現場無線改寫式三大類;根據讀取電子標籤數據的技術實現手段,可將其分為廣播發射式、倍頻式和反射調製式三大類。

1.低頻系統一般指其工作頻率小於30MHz,典型的工作頻率有:125KHz、225KHz、13.56MHz等,這些頻點套用的射頻識別系統一般都有相應的國際標準予以支持。其基本特點是電子標籤的成本較低、標籤內保存的數據量較少、閱讀距離較短(無源情況,典型閱讀距離為10cm)電子標籤外形多樣(卡狀、環狀、鈕扣狀、筆狀)、閱讀天線方向性不強等。

2.高頻系統一般指其工作頻率大於400MHz,典型的工作頻段有:915MHz、2450MHz、5800MHz等。高頻系統在這些頻段上也有眾多的國際標準予以支持。高頻系統的基本特點是電子標籤及閱讀器成本均較高、標籤內保存的數據量較大、閱讀距離較遠(可達幾米至十幾米),適應物體高速運動性能好、外形一般為卡狀、閱讀天線及電子標籤天線均有較強的方向性。

3.有源電子標籤內裝有電池,一般具有較遠的閱讀距離,不足之處是電池的壽命有限(3~10年);無源電子標籤內無電池,它接收到閱讀器(讀出裝置)發出的微波信號後,將部分微波能量轉化為直流電供自己工作,一般可做到免維護。相比有源系統,無源系統在閱讀距離及適應物體運動速度方面略有限制。

系統組成

最基本的RFID系統由三部分組成:

1.標籤(Tag,即射頻卡):由耦合元件及晶片組成,標籤含有內置天線,用於和射頻天線間進行通信。

2.閱讀器:讀取(在讀寫卡中還可以寫入)標籤信息的設備。

3.天線:在標籤和讀取器間傳遞射頻信號。

有些系統還通過閱讀器的RS232或RS485接口與外部計算機(上位機主系統)連線,進行數據交換。

工作原理

系統的基本工作流程是:閱讀器通過發射天線傳送一定頻率的射頻信號,當射頻卡進入發射天線工作區域時產生感應電流,射頻卡獲得能量被激活;射頻卡將自身編碼等信息通過卡內置傳送天線傳送出去;系統接收天線接收到從射頻卡傳送來的載波信號,經天線調節器傳送到閱讀器,閱讀器對接收的信號進行解調和解碼然後送到後台主系統進行相關處理;主系統根據邏輯運算判斷該卡的合法性,針對不同的設定做出相應的處理和控制,發出指令信號控制執行機構動作。

在耦合方式(電感-電磁)、通信流程(FDX、HDX、SEQ)、從射頻卡到閱讀器的數據傳輸方法(負載調製、反向散射、高次諧波)以及頻率範圍等方面,不同的非接觸傳輸方法有根本的區別,但所有的閱讀器在功能原理上,以及由此決定的設計構造上都很相似,所有閱讀器均可簡化為高頻接口和控制單元兩個基本模組。高頻接口包含傳送器和接收器,其功能包括:產生高頻發射功率以啟動射頻卡並提供能量;對發射信號進行調製,用於將數據傳送給射頻卡;接收並解調來自射頻卡的高頻信號。不同射頻識別系統的高頻接口設計具有一些差異,電感耦合系統的高頻接口原理圖如圖1所示。

閱讀器的控制單元的功能包括:與套用系統軟體進行通信,並執行套用系統軟體發來的命令;控制與射頻卡的通信過程(主-從原則);信號的編解碼。對一些特殊的系統還有執行反碰撞算法,對射頻卡與閱讀器間要傳送的數據進行加密和解密,以及進行射頻卡和閱讀器間的身份驗證等附加功能。

射頻識別系統的讀寫距離是一個很關鍵的參數。長距離射頻識別系統的價格還很貴,因此尋找提高其讀寫距離的方法很重要。影響射頻卡讀寫距離的因素包括天線工作頻率、閱讀器的RF輸出功率、閱讀器的接收靈敏度、射頻卡的功耗、天線及諧振電路的Q值、天線方向、閱讀器和射頻卡的耦合度,以及射頻卡本身獲得的能量及傳送信息的能量等。大多數系統的讀取距離和寫入距離是不同的,寫入距離大約是讀取距離的40%~80%。

工業上的套用

適用工況

電廠省煤器灰斗、輸灰系統、脫硫系統、輸煤系統

鋼廠高爐礦槽礦石、鐵粉、焦炭、球團、燒結、礦渣、輔料等,噴煤系統煤粉、乾熄焦

水泥廠篦冷機灰斗、生料、熟料、石灰石粉、水泥、矽酸鹽等

化工廠PVC/PP/PTA/BPA等,煤化工,煤制烯烴等工藝

環保除塵、食品飼料、建材鑄造、採礦冶金、機械製造、醫藥釀酒等行業均有套用

工業意義

採用UWT射頻導納料位開關有效避免冒倉溢料、空倉取料等情況,避免污染環境,綠色環保,避免浪費,節約能源,防止工業生產事故,避免停機,提高工廠經濟效益。

簡介

UWT射頻導納料位開關,是由電容式料位開關的技術發展而來的,是電容式的升級版,具備免調試自校準、主動禁止、精準可靠等特點。

射頻即高頻電波,導納為阻抗的倒數,包含阻性、容性及感性三部分,英文名稱為Radio Frequency Level Switch.簡稱RF.

工作原理

射頻導納料位開關通過探頭主電極與接地保護極之間發射一個電磁場,感應探頭主電極周圍導納值的變化,當物料復蓋住槳葉,導納值發生變化,電子模組感應到該開關點信號,,輸出相應的開關量報警信號。

分類

根據不同的套用工況,可分為標準型、重載型及高溫型三種;

根據不同的安裝方式及傳動方式,可分為桿式延展型、纜式延展型及分體式等。

射頻導納料位開關擁有多種系列及型號以滿足不同工況的套用:

1)一般普通工況套用,可選擇標準型RF3100系列,耐壓力25bar,耐高溫240℃,如灰斗、灰庫、粉煤灰、煤粉、麵粉、飼料、塑膠顆粒、砂粒、鋰粉、礦粉等;

2)高機械負載工況套用,可選擇重載型RF3200系列,耐壓力25bar,耐高溫240℃,抗機械負載達525Nm&90Nm或40kN,如原煤、礦石、鐵粉、銅粉及各類高密度塊料和粉料等;

3)高溫場合套用,可選擇高溫型RF3300系列,耐高溫達+500℃,如水泥廠的篦冷機灰斗、電廠的省煤器灰斗、鋼鐵廠高爐灰、煤化工高溫煤粉、焦化廠焦粉;

4)適用於危險場合工況,提供各種防爆形式供選擇:本安型ia,隔爆型d,增安型de;

5)安裝螺紋接口可做到3/4"(NPT/G),選型RF3100系列;

套用

UWT射頻導納料位開關套用廣泛,幾乎適用於所有的固體料位測量。如煤倉料位開關、堵煤開關、卸料斗、落煤斗、省煤器灰斗、篦冷機灰斗、高爐灰、高爐礦槽、焦炭、焦煤、焦粉、合成纖維合成樹脂、合成塑膠、食品飼料、水泥建材、造紙木材、鑄造、環保除塵等均可套用。

選型

一般UWT射頻導納料位開關,受本身測量原理的限制,其選型時需要注意的問題如下:

1)不能適用於介電常數特別低的物料,一般建議DK>=1.5,若低於1.5,需另行諮詢;

2)不能套用於物料沖刷嚴重的工況,建議安裝時避開物料沖刷;

3)不能測量絲狀物;

4)根據不同的物料密度,選擇不同的傳動方式及保護方式;

5)必須提供正確的工況信息,包括防爆認證、溫度、壓力、料倉尺寸結構等內容,以便選擇合適的型號。。。

技術特點

UWT射頻導納料位開關的特點:

1)完全免維護;

2)專利設計的主動禁止技術,有效避免粉塵、潮濕粘料等因素干擾;

3)防護等級IP67,完全隔絕粉塵進入,適用於戶外安裝;

4)智慧型型自校準、自診斷技術;

5)靈活可選校準方式:初次上電自動校準、自動重校準、按鍵校準、人工校準

6)標配通用供電電壓選項,交流直流供電自動切換;21..230VAC/DC 繼電器DPDT輸出;

7)自帶LCD顯示屏,可顯示探測時實際電容值,精確設定開關點;指示信號輸出狀態及自診斷信息;

8)耐低溫達-40℃;耐高溫達500℃;耐高壓達24bar;高溫防爆型可耐溫445℃;

9)工作頻率:100kHz;信號輸出延時:0.5-60秒;測量範圍/靈敏度:3..100pF/0.5pF 或 3..400pF/2pF;高低料位失效報警可調FSH/FSL;

10)提供各種國際認證:FDA&1935/2004/EC食品級認證;EHEDG歐洲衛生設備設計組織認證;ATEX/IEC-Ex/FM/FMc粉塵防爆&氣體防爆認證;

射頻卡分類

生產RFID產品的很多公司都採用自己的標準,國際上還沒有統一的標準。ISO18OOO。套用最多的是ISO14443和ISO15693,這兩個標準都由物理特性、射頻功率和信號接口、初始化和反碰撞以及傳輸協定四部分組成。
按照不同得方式,射頻卡有以下幾種分類:
1.按供電方式分為有源卡和無源卡。有源是指卡內有電池提供電源,其作用距離較遠,但壽命有限、體積較大、成本高,且不適合在惡劣環境下工作;無源卡內無電池,它利用波束供電技術將接收到的射頻能量轉化為直流電源為卡內電路供電,其作用距離相對有源卡短,但壽命長且對工作環境要求不高。
2.按載波頻率分為低頻射頻卡、中頻射頻卡和高頻射頻卡。低頻射頻卡主要有125kHz和134.2kHz兩種,中頻射頻卡頻率主要為13.56MHz,高頻射頻卡主要為433MHz、915MHz、2.45GHz、5.8GHz等。低頻系統主要用於短距離、低成本的套用中,如多數的門禁控制、校園卡、動物監管、貨物跟蹤等。中頻系統用於門禁控制和需傳送大量數據的套用系統;高頻系統套用於需要較長的讀寫距離和高讀寫速度的場合,其天線波束方向較窄且價格較高,在火車監控、高速公路收費等系統中套用。
3.按調製方式的不同可分為主動式和被動式。主動式射頻卡用自身的射頻能量主動地傳送數據給讀寫器;被動式射頻卡使用調製散射方式發射數據,它必須利用讀寫器的載波來調製自己的信號,該類技術適合用在門禁或交通套用中,因為讀寫器可以確保只激活一定範圍之內的射頻卡。在有障礙物的情況下,用調製散射方式,讀寫器的能量必須來去穿過障礙物兩次。而主動方式的射頻卡發射的信號僅穿過障礙物一次,因此主動方式工作的射頻卡主要用於有障礙物的套用中,距離更遠(可達30米)。
4.按作用距離可分為密耦合卡(作用距離小於1厘米)、近耦合卡(作用距離小於15厘米)、疏耦合卡(作用距離約1米)和遠距離卡(作用距離從1米到10米,甚至更遠)。
5.按晶片分為唯讀卡、讀寫卡和CPU卡。

射頻技術相關名詞

射頻識別,RFID(Radio Frequency Identification)技術,又稱無線射頻識別,是一種通信技術,可通過無線電訊號識別特定目標並讀寫相關數據,而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。

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