电路分析研讨报告互感和谐振电路应用.docx
《电路分析研讨报告互感和谐振电路应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电路分析研讨报告互感和谐振电路应用.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
电路分析研讨报告互感和谐振电路应用
互感和谐振电路应用
——RFID原理研究
1、RFlD介绍
（RadioFrequencyIdentification，缩写RFID），无线射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。
射频识别技术的理论得到丰富和完善。
单芯片电子标签、多电子标签识读、无线可读可写、无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体的射频识别技术与产品正在成为现实并走向应用。
如下为RFID技术的典型应用：
一卡通，公交卡，身份证，超市刷卡消费等。
一套完整的RFID系统，是由阅读器（Reader）与电子标签（TAG）也就是所谓的应答器（Transponder）及应用程序系统三个部分所组成,其工作原理是Reader发射一个特定频率的无线电波能量给Transponder,用以驱动Transponder电路将内部的数据送出，此时Reader便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理。
当装有无源RFID电子标签的物体接近读写器时，读写器受控发出查询信号，RFID电子标签收到此查询信号后，将此信号与标签中的数据信息结合后反射回读写器。
反射回的合成信号，已携带有RFID电子标签数据信息。
读写器接收到RFID电子标签反射回的合成信号后，经读写器内部微处理器处理后即可将RFID电子标签储存的信息读取出来。
2、原理分析
（1）串联谐振电路：
对如图
（1）的RLC串联组合，其阻抗为，的电抗成分X与ω有关，当外加的信号频率使得电抗X=0，称电路发生串联谐振，使电路产生谐振的频率称为谐振频率。
其中谐振频率为。
串联谐振可以产生很高的正弦电压。
图
（1）
（2）并联谐振电路：
对如图
（2）的RLC并联组合，其导纳为,可以推导出，当时，导纳虚部B=0，Y=G为纯电阻，称在此频率下电路发生并联谐振，成为并联谐振频率。
并联谐振可以产生高电流。
图
（2）
三、课题介绍
用非接触方法进行身份识别的技术称为射频识别技术（RFID-RadioFrequencyIdentification），广泛用于电子门禁、身份识别、货物识别、动物识别、电子车票等场合。
RFID系统由计算机、读写器和应答器以及耦合器组成。
应答器存放被识别物体的有关信息，放置在要识别的移动物体上。
耦合器可以是天线或线圈。
近距离的射频识别系统采用耦合线圈。
图
（1）所示为为互感耦合RFID系统电路接口的等效电路。
互感的初级部分连接信息读写器，它发出高频信号，在初级电感L1（发送线圈）上产生感应电压。
次级电路是应答器的接收等效电路，L2是应答器的接收线圈。
当应答器靠近读写器时，线圈之间发生互感，应答器从接收线圈上获得微弱能量（这部分电路没有画出）控制电子开关S动作发出特定的ID信息。
图
（1）
电路初级和次级均谐振于vs的频率=125kHz。
当开关S闭合时，次级回路失谐，影响到初级回路也失谐。
初级回路谐振时，电容C1上有高电压；失谐时，电容电压vc显著下降。
当开关S受到控制信号电压的变化而闭合或断开时，vc幅度跟着变化。
因此，次级负载变化引起初级电容电压幅度被调制，称为负载调制，由此实现信号从次级到初级的传递。
读写器检测电容C1上电压幅度变化得到应答器的ID信息。
读写器检测电容C1上电压幅度变化得到应答器的ID信息。
1、给定电路参数L1=L2=1.35mH,C1=C2=1.2nF,耦合系数k=0.3,R1=40W,R2=5kW，vs幅度为5V，频率为125kHz的正弦波，用相量法分析当S断开和闭合时，电容C1上的电压vc。
（1）当S断开时：
次级回路阻抗：
当谐振时，Z2为纯阻：
对于给定元件参数，
因此，
在125kHz下，Z2反映到初级的阻抗为纯阻：
由：
有：
（2）当S闭合时：
次级回路阻抗：
Z2反映到初级的阻抗：
初级的总阻抗：
此时初级电容上电压：
（2）用EWB的频率扫描分析，测量频率从10kHz到1MHz变化时，C1和C2上电压幅度的变化情况。
电路如图（3）所示：
图（3）
进行扫频分析时，扫频类型为十进制，纵坐标为线性（Linear），其电压幅度如图（4）为仿真后的结果：
（红色为节点4，绿色为节点5）
图（4）
（3）用EWB进行仿真。
S采用电压控制开关，控制电压Vm为1kHz方波，观察C1上电压波形。
电路如图（5）所示：
图（5）
示波器显示如图（6）：
图（6）
（4）扩展：
设计一种电路，检测出Vc幅度变化，得到与控制电压vm相同的波形。
（提示：
可采用二极管整流电路）。
电路如图（7）所示，用1MΩ的电阻分压，利用运算放大器和二级管进行检波。
示波器A、B输入分别接在二极管的两端:
图（7）
电压波形如图（8）所示：
图（8）
发现：
通过示波器的显示表明，二极管改变了原有的波形，在经过二极管之后，滤去了下半部分的波。
四、总结与感想
我们小组在此次电路分析课程的研讨中选择了互感和谐振电路应用—RFID原理研究的课题，是因为在看了资料之后觉得这个技术在日常生活中应用非常广泛，我们日常最普遍的一卡通、公交卡、超市刷卡消费等都是以这个原理设计制作的，了解这个实用的技术对我们的学习与生活都是比较有意义的。
在完成此次研讨的过程中，我们遇到了许多的问题，从开始的零起点，慢慢地通过自己的努力，通过查阅不同的书籍，参考各式的资料，以及询问老师与同学，弄清了课题的基本原理，也掌握了EWB软件的基本应用，最终顺利地把研讨作业完成了。
首先，在初次接触Multisim时，由于是全英文版的，用起来特别地不方便，我们通过摸索找到了Multisim的汉化工具，这个汉化包的发现将对我们以后的学习发挥重要作用。
其次，我们在原件参数设置上遇到了一些问题，前期由于参数设置得不合理，导致最后出来的图像不是特别标准，并且找不到问题的所在，这个过程中有过失落和无力感，不过我们坚持不懈，不肯放弃，通过仔细地学习课本内容，查阅图书馆的相关书籍以及与老师进行交流学习，最后学会设置元件的参数，得出最后的图像。
在这个过程中，我们不仅仅是学到了相关软件的应用，掌握了EWB的具体操作技术，同时更重要的是，我们体会到了做研讨工作的认真严谨，坚持耐心的精神的必要性。
这也是我们自动化专业所必备的条件之一。
我们在将来的工作和学习里将会面临更多的研讨项目，只有拿出信心和勇气，用坚持不懈的毅力去认真地发现问题，并找到正确的解决方式，方能把任务、项目很好地完成，并且从中获得宝贵的经验和技术。
通过这次的研讨作业，我们受益匪浅，相信在未来的学习与工作里，我们将拿出更大的信心和毅力去完成更多有意义的研讨。
升级会员 