電感耦合非接觸IC卡系統(tǒng)的EMI問題
摘要： 射頻識(shí)別(RFID)的應(yīng)用越來越廣泛深入,RFID的電磁干擾(EMI)問題也倍受人們的關(guān)注。本文僅對(duì)電感耦合非接觸IC卡的EMI問題結(jié)合相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了介紹和剖析。
引言
射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)近年來發(fā)展迅速,并獲得了廣泛應(yīng)用。但作為一種無線射頻技術(shù),其電磁兼容(EMC)性能也越來越受到人們的關(guān)注。RFID涉及的頻率范圍甚廣,包括低于135kHz、13.56MHz、433MHz、860－960MHz、2.45GHz、5.8GHz等多個(gè)頻段。本文僅就低于135kHz和13.56MHz兩個(gè)頻段的電感耦合非接觸RFID卡的電磁干擾(EMI)問題結(jié)合相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行介紹和剖析。
電子產(chǎn)品的電磁兼容性
電子產(chǎn)品的電磁兼容性EMC包含兩個(gè)方面：一是電磁干擾EMI,另一是抗電磁干擾能力EMS。EMI是指電子產(chǎn)品產(chǎn)生的任何可能降低其它裝置、設(shè)備、系統(tǒng)的性能,或可能對(duì)生物、物質(zhì)產(chǎn)生不良影響的電磁效應(yīng)。EMS是指電子產(chǎn)品在某種電磁環(huán)境下,其性能不致造成惡化的抵御能力。
對(duì)于電子產(chǎn)品EMI的嚴(yán)格限制,體現(xiàn)在很多國際標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)中。制定這些標(biāo)準(zhǔn)的代表性機(jī)構(gòu)和組織有：國際無線電干擾特別委員會(huì)CISPR、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO、國際電工委員會(huì)IEC、美國聯(lián)邦通信委員會(huì)FCC、歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)研究所EISI等。一個(gè)電子產(chǎn)品必須符合相關(guān)的EMI標(biāo)準(zhǔn),否則不能在該地區(qū)或國家的市場(chǎng)銷售和使用。
電感耦合非接觸式IC卡的工作頻率范圍和標(biāo)準(zhǔn)
通常,電感耦合非接觸式IC卡的工作頻率為低于135kHz和13.56MHz。工作在13.56MHz的非接觸式IC卡又可分為近耦合IC卡(PICC)和疏耦合卡(VICC)。其讀寫器亦被稱之為PCD和VCD。
低于135kHz的頻率主要適用于較低成本的應(yīng)答標(biāo)簽芯片。系統(tǒng)的讀寫器可以提供較高功率,該頻段對(duì)于非金屬材料和水具有較高的穿透深度,因此在生物識(shí)別、水表等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由于其載波頻率較低,雖然應(yīng)答器的功耗也較低,但數(shù)據(jù)傳輸速率不高。目前,ISO/IEC18000-2給出了這類系統(tǒng)的空中接口標(biāo)準(zhǔn)。
13.56MHz是世界范圍的工業(yè),科學(xué)和醫(yī)療頻段(ISM)。在此頻段工作的RFID由于載波頻率較高,在應(yīng)答器中可以采用微處理器,因而可以實(shí)現(xiàn)智能非接觸IC卡功能。此外,在此載波頻率下,應(yīng)答器的天線回路可以實(shí)現(xiàn)片上電容和印刷電感的諧振電路,為其應(yīng)用獲得了很大的便利。
13.56MHz射頻識(shí)別主要的標(biāo)準(zhǔn)有：①ISO/IEC 14443,是近耦合IC卡系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn),它又分為TYPE A和TYPE B兩種;②ISO/IEC15693,是疏耦合IC卡系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn);③ISO/IEC18000-3標(biāo)準(zhǔn),它有兩種模式,即MODE 1和MODE 2,MODE 1和ISO/IEC 15693標(biāo)準(zhǔn)兼容,MODE 2給出了相位抖動(dòng)調(diào)制(PJM)等新方法。
低于135kHz的非接觸IC卡的EMI標(biāo)準(zhǔn)
在低于135kHz的非接觸IC卡中,采用125kHz的芯片較多。其讀寫器電路的功放為B類或D類電路,采用具有電感回路的天線發(fā)送器,屬于小功率和微功率發(fā)射。對(duì)于在此頻率范圍的射頻識(shí)別系統(tǒng),有下述規(guī)范：
