基于多阻带滤波器的RFID标签研究与设计(6)
2.2.2.2反向散射调制
在9l5MHZ、2.45GHz或者更高频率的RFID系统而言，其工作在典型的远场中，阅读器与标签之间的距离达几米，甚至十几米，而载波波长仅有几厘米或十几厘米，这使得阅读器和标签之间的能量传递方式只能是反向散射调制。
反向散射调制是指无源RFID系统中电子标签将数据发送到读写器时所采用的通信方式。标签一般包含天线和芯片，芯片中用一个阻抗开关调整芯片自身的输入阻抗，这种基于“阻抗开关”方法的原理图如图2.2.2所示[14]。
假设要发送的数据信号是具有两种电平的信号，通过一个逻辑门与中频信号完成调制，调制后的信号控制阻抗开关的打开、闭合，从而改变芯片的输入阻抗，即改变芯片和天线的阻抗匹配情况。标签天线与相连的标签芯片共扼匹配时，天线接收的能量将大部分传递到芯片，反射回阅读器的能量较小;反之，芯片与天线不匹配时反射回阅读器的能量较大，从而对反射的回波进行调制。这种调制方式类似于ASK调制。
2.2.3 反向散射调制的能量传输
在UHF频段或者更高频率的无源RFID系统中，是利用对阅读器发出的电磁波进行反射，来完成标签到阅读器的数据传输。
阅读器产生射频信号由天线辐射到空间，假设阅读器发射天线的增益为 ，发射功率为 ， 为天线的有效辐射功率，即阅读器发射功率和天线增益的乘积。则到达距离阅读器R处的标签的功率密度S为:
(2.2.11)
在标签和发射天线最佳对准和正确极化时，电子标签可吸收的最大功率与入射波的功率密度S成正比：
(2.2.12)
其中 为标签天线的有效接收面积， 为标签天线的增益。根据雷达技术可知，体积超过电磁波长的一半的物体可对其进行反射，标签反射回的能量与物体的反射截面积 成正比。此外，考虑到标签芯片与标签天线之间的阻抗匹配，定义标签的阻抗匹配系数为q。则返回到阅读器接收天线的功率密度为:
(2.2.13)
考虑极限情况，当标签芯片与天线阻抗匹配时q=l，能量由标签天线全部传送到芯片内部，则标签反射功率为。;当标签芯片与天线阻抗失配时q=0，则能量全部反射回阅读器， UHF RFID系统正是利用这一反向散射调制的方式将信号返回到阅读器的。
当阅读器接收天线有效接收面积为 时，其中 为阅读器接收天线的增益，则接收功率为： (2.2.14)
2.3无芯片RFID标签系统工作原理
2.3.1无芯片RFID标签的工作原理
本文中设计的无芯片RFID标签，是工作于UHF频段的无源标签。设计目标是标签在不存在芯片的情况下，仍然具有数据保存功能以及能够通过空间无线信道将保存的标签信息传送回阅读器。
当电磁波照射目标时，电磁波会被反射，散射和吸收，目标特性信息会被调制到散射波上，这就是雷达的工作原理。当电磁波照射到天线时，电磁波会被接收，吸收和散射，当天线能够将储存信息反向散射调制到散射波中，使得能够被读写器读取，这就是RFID的工作原理了。
普通的芯片RFID标签，是通过芯片存储的数据流控制标签天线的负载阻抗来对反射散射信号进行调制。无芯片RFID标签没有芯片，但也要完成数据保存功能以及将保存的标签信息反射回阅读器。这就需要对标签结构进行独特的设计，每个标签在结构上有微小的差别，使得标签的反向散射信号有自己的唯一性，并能够被阅读器获取、识别并数字化成唯一的ID。这类似于雷达工作原理，不同的是，我们希望标签的反向散射信号有一定的规律，便于阅读器解调后数字化。
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