射频识别RFID系统中的电磁兼容分析_王宾.pdf

176 集成电路应用 第 40 卷 第 1 期（总第 352 期）2023 年 1 月Applications创新应用统难以正常运行，所以，研究RFID存在的干扰问题，找到解决措施极为重要1。RFID设备出现的电磁干扰有如下特征：（1）干扰信号组成复杂，大多是辐射信号、无用传导、乱真传导等共同组成，能够导致系统性能、设备性能出现恶化，或者导致系统降级；（2）电磁干扰源于电气设备，具体包括传导设备、辐射设备发出的电压、电流、电磁场等。从时域角度分析，电磁干扰具有瞬变性特点，电磁脉冲具有稳态特点；从频域角度分析，电磁干扰频率范围较大，既有50Hz、60Hz、400Hz等类型低工频波段，又有400GHz微波频段；（3）电磁干扰的传播途径较多，可以通过传导方式传播，还可以通过辐射方式传播，或者通过感应耦合方式传播。2 射频识别系统内电磁兼容问题与解决措施内部EMC的问题。在RFID系统之内，EMC问题有关研究包括两方面，其一为系统仿真的设计；其二为电路实际测试。根据以上研究，主要解决问题有两个：（1）运用理论、仿真设计方式对于RFID系统产生电磁干扰这类问题解决。以系统的开发、仿真作为核心，思考具体问题的应用，重点在于软件仿真、实际应用之间误差缩小的方法和理论研究，从解析视角对于RFID线圈稳态产生影响的电磁干扰问题深度分析。（2）分析现有设备产生的电磁，0 引言射频识别（RFID）技术和系统应用范围广，随着技术的发展，不难看出，RFID也存在不足之处，典型的就是系统电磁兼容（EMC）问题，可能对设备运行造成干扰，也有可能影响人员安全。由于干扰源不同，EMC干扰有差异之分，加上RFID可在航天、商业、物流、通信、医疗多个领域应用，所以研究EMC问题的解决措施极为重要。1 射频识别系统中的电磁兼容RFID利用射频标签、阅读器等实现自动识别功能。如果RFID标签能够进入场内，将阅读器所发信号接收，在感应电流的支持下即可发送芯片内部产品信息，还能通过标签主动将特定频率信号发送出去。阅读器将解码信息读取以后，可向中央系统发送，完成数据处理，通过以上流程可对移动物体、静态物体展开自动识别。当前，RFID应用领域广泛，射频范围处于860960MHz之间，在UHF频段。RFID应用过程UHF频段划分为医学（2.45.MHz）、科学（13.56MHz）和工业（125kHz）频段，以上频段应用阶段不需要获得授权，所以该频段中电子设备数量较大，产生的电磁辐射也相对较多。和其他同频电子设备相互对比，RFID系统获取电子标签信息的时候需要较强射频功率，如此一来，就会干扰相邻设备，同样，电子设备会干扰RFID系统，使系作者简介：王宾，天津天传电控设备检测有限公司，天津电气科学研究院有限公司；研究方向：射频识别技术。收稿日期：2022-04-24；修回日期：2022-12-23。摘要：阐述RFID系统中的EMC问题，系统应用中的辐射、干扰，EMC的解决方案，包括用跳频模式、测试频率性能、保持充足带宽、保证传导干扰合乎要求，控制RFID系统应用出现的EMC问题。关键词：射频识别，电磁兼容，抗干扰。中图分类号：TN925，TP391.44 文章编号：1674-2583(2023)01-0176-02DOI：10.19339/j.issn.1674-2583.2023.01.077文献引用格式：王宾，安辉，韩玉莹.射频识别RFID系统中的电磁兼容分析J.集成电路应用,2023,40(01):176-177.射频识别RFID系统中的电磁兼容分析王宾1,2，安辉1,2，韩玉莹1,2（1.天津天传电控设备检测有限公司，天津 300300；2.天津电气科学研究院有限公司，天津 300180）Abstract This paper describes EMC problems in RFID system,radiation and interference in system application,and EMC solutions,including using frequency hopping mode,testing frequency performance,maintaining sufficient bandwidth,ensuring conducted interference meets requirements,and controlling EMC problems in RFID system application.Index Terms radio frequency identification RFID,electromagnetic compatibility,anti-interference.Analysis of Electromagnetic Compatibility in RFID SystemWANG Bin1,2,AN Hui1,2,HAN Yuying1,2(1.Tianjin Tianchuan Electric Control Equipment Testing Co.,Ltd.,Tianjin 300300,China.2.Tianjin Electric Research Institute Co.,Ltd.,Tianjin 300180,China.)Applications 创新应用集成电路应用 第 40 卷 第 1 期（总第 352 期）2023 年 1 月 177并分析静电对于射频标签产生的影响。以上研究大多需要在测试环境当中完成，如果有静电存在，就会导致标签出现性能故障。分析射频系统辐射干扰方面的噪声理论，并且明确抑制措施，在对非固有辐射进行抑制的时候，需要将固有辐射保留下来。因为可能受到频繁建模和计算等方面因素影响，当前还未找到对远场辐射进行抑制的方法。故此，本研究通过测量获得近场波阻抗，建立辐射区，能够发现通过旁路电容非固有辐射噪声减小，利用两个电路测量获得验证2。应用中的EMC问题。在RFID应用过程，EMC问题主要指的是系统和其他系统之间是否会存在干扰，系统产生的辐射是否会对人体产生影响。系统间干扰。对于RFID干扰问题展开大量试验，在不同情况和环境下展开实际测量，寻找系统之间不会出现干扰问题的条件。相关人员选择定位系统EMC问题进行研究，试验过程保持试验环境封闭、空旷前提之下，对于RFID定位系统采取功能测试，由于环境密封使得辐射波产生多次反射干扰50%左右目标都难以精准定位。对比来讲，处于空旷环境之下进行测试，超过90%目标可以准确定位。根据以上试验能够得出结论，5m范围之内RFID定位系统不适用。RFID系统应用在医学领域时，分析设备干扰、潜在风险等方面的问题。按照标准对于辐射源、设备功率、位置、距离等不同展开测试，获得辐射标签，不会对设备测试结果产生影响。与此同时，经过试验，发现大型设备处于工厂环境之下，RFID标签的识别准确度可以下降30%左右。对于RFID系统真实抗干扰性展开研究，为了让测量过程更为集中、简化，大多会利用发生器来模拟信号，并在小范围空间准备展开模拟。发生器会产生RFID信号，此类信号具有杂散射和高峰值特点，将此类信号与飞机下滑道当中的信号向接收器当中混合接入，分析RFID信号影响接收系统功能，从而将接收系统干扰阈值确认出来。当前，RFID系统、无线信号产生电磁干扰这类问题属于研究热点。测试人员选择移动电话的信号，工频为868MHz，对于不同功率强度环境下RFID识读距离进行测试，确认测试距离差异情况之下电话接收电平，总结出电话信号会影响RFID识别性能，同样RFID也会抑制电话信号的产生。辐射问题。辐射问题和人类健康息息相关，对于RFID应用过程产生的辐射研究逐渐受到关注。部分医学领域研究人员针对RFID在保健医疗设备当中应用的兼容性展开研究，分析医疗设备当中存在的干扰问题，并且明确兼容标准、具体应用。从航空领域RFID的应用展开分析，在机场内部行李运输系统当中安装RFID是否会对工作人员的身体健康造成影响。对于此问题的分析，就需要在不同地点、不同情形环境之下测试处理系统电场值，经过测试并对比国际辐射保护标准，总结出RFID应用不会影响人员健康。从物流的追踪管理角度分析，研究人员利用相关理论对于无线充电器的近场磁场实际分布情况展开分析，获得带有射频标签动物如果靠近车辆无线电传输系统的时候，系统窄带当中就会产生极为强烈磁场，这一情况极有可能致使RFID受损，这种损害难以恢复。同时，还会引发其他问题。如动物是否会受伤，是否能够出现欧姆热等问题，还需要相关人员深入探索。应对措施。为了寻找RFID系统应用电磁干扰问题的解决措施，本研究提出利用RFID系统读写器对于医疗设备的电磁干扰问题进行估算的方法，从而找到医学装置和电磁干扰预防措施。该方法应用在设备空间阶段，利用缓解信号降低医学装置检波过程出现的低频噪音。此方法运用能够将最大的干扰距离减小90%。研究人员还对心电检测设备RFID电磁干扰问题缓解方法展开研究，发现影响因素和射频信号功率大小有关，且与功率变化率息息相关，可以将载波信号变化率进行调节，从而控制干扰问题。由于电磁兼容需要将实验作为基础，RFID过程产生的EMC问题，常规的解决措施主要有如下几种：（1）RFID设备利用时选择跳频模式的理想程度是降低系统之间干扰重要因素。（2）对于RFID设备处于极限状态下采取性能测试，据国家标准，判断特殊环境下射频性能。（3）将大容量RFID标签使用考虑其中，选择较高读取速率，确保设备带宽充足。（4）为了预防RFID设备的信号、电源以及电信端口之间耦合出现的传导干扰经过电缆向内部空间辐射电磁波，需要保证RFID设备以上端口传导干扰合乎要求3,4。3 结语本文分析RFID系统之内存在的EMC问题，结合系统应用环节出现的辐射、干扰等问题，总结EMC问题的解决途径，主要包括利用跳频模式、测试频率性能、保持充足带宽、保证传导干扰合乎要求，控制RFID系统应用出现的EMC相关问题。参考文献1 洪卫军,李书芳.超高频RFID系统与其他无线网络的电磁兼容性研究J.中兴通讯技术,2007(04):11-13+38.2 林君勉.RFID系统与无线通信系统的电磁兼容性研究D.北京邮电大学,2009.3 宋楠.RFID技术与电磁兼容性分析D.天津：天津大学,2017.4 颜伟,赵阳,王恩荣,邓凌翔,张宇环.射频识别系统电磁辐射干扰特征快速分析与抑制J.中国电机工程学报,2012,32(09):161-166+23.