电路分析研讨报告互感和谐振电路应用.docx

1、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 （Radio Frequency Identification，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R

2、FID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

3、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-Radio Fre

4、quency Identification），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

5、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

6、，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

7、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1M 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

8、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

9、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。