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一文了解NFC标签类型的深度

发布时间:2021-01-20 12:07:19 所属栏目:物联网 阅读:

NFC虽然在许多方面与RFID相似,并且其历史基于RFID,但它是一个独立的概念。在RFID具有无源和有源标签的情况下,可以从相对长的距离读取有源标签,而NFC就像其名称所暗示的那样,在电磁场的近场区域中起作用。

RFID仍然存在,并将在可预见的将来。NFC是RFID的直接发展,您也许可以考虑并行分支。在最基本的级别上,NFC通常是两个电感耦合设备,其通信是通过调制无源设备吸收的功率来执行的。无源RFID吸收RF功率,然后将其用于将数据传输回读取器-有源RFID可以使用其自身的电源将数据传输回读取器。与NFC一样,规则总是有例外-5型NFC标签的工作距离更长(可达1米),但我们稍后再讲。

在NFC的最典型实现中,一个设备是主动设备,在通信中充当主设备,并创建将为无源从设备供电的调制RF近场。主动设备通常使用读取器的名称,而被动设备则称为标签。标签的常见示例包括贴纸和嵌入式系统;您可能会在日常生活中看到的最常见的NFC阅读器是智能手机或支付终端。

近场通讯

在典型的RF通信中,发射天线将RF信号发射到自由空间中,要求至少λ/ 4(四分之一波长)的天线有效。当两个RF设备之间的距离超过2λ(两个波长)时,例如,对于2.4GHz信号,约为245mm(10英寸)时,通常可以相互通信。

NFC而是在λ/ 2以下(小于波长的一半)的空间近场区域内通信。两个近场设备用作缠绕在公共磁芯上的耦合电感或变压器的两个线圈。

NFC技术参数

由于NFC标签在近场中运行,因此技术功能和规格与您可能更熟悉的更传统的基于远场的无线技术完全不同。让我们看一下与NFC相关的一些有趣的技术数据,以及将其与远场无线技术进行比较的方法。

工作距离

尽管在遵守标准的情况下,专用的点对点设备可以达到100Km以上,但估计2.4GHz WiFi设备的典型最大室外范围约为50至75米。蓝牙设备在相同的2.4GHz WiFi上运行时,会折衷带宽以提高功耗,并针对5.0版本扩展到300米以上。LoRa设备的范围可以超过10Km,其功耗要远远低于这两种技术,并且带宽非常有限。

NFC受设计限制为最大10厘米。

近场磁感应通信系统(例如NFC)具有非常严格的功率密度。功率密度以与第六功率的范围的倒数成比例的速率衰减。这远大于远场通信,以至于在13.56MHz(NFC最常见的频率)的近场区域结束时,其能量水平比远场通信低10,000至1,000,000倍(-40dB至-60dB)。等效的故意远场发射机。

像任何好的规则一样,这也有例外。使用ISO-15693协议的NFC 5类标签可以通过专用硬件读取长达一米的距离;但是,实际上,即使不是全部,大多数智能手机也只能遵守10厘米的限制。一些高性能NFC天线允许读取距离不超过15厘米的标签,而在频谱的另一侧,一些较小的标签将距离限制在2厘米左右。

减小的距离导致用户需要明确的物理动作以使协议起作用。与WiFi和蓝牙的始终在线特性相反,NFC是唯一需要用户采取有意识的操作才能使用的唯一广泛的无线通信协议。

频率

MHz是人们无法期望在现代智能手机的无线规格中找到的一种测量单位。iPhone 11具有高达8GHz的通信频率,而60GHz WiGig设备在市场上越来越受欢迎。NFC采用了不同的方法,降低了功耗,范围,价格和频率。

与广泛的高速连接相比,有限的频率加上短距离,使得NFC天线的实施相对没有压力。出于简单或经验不足的考虑,明智的设计人员可能希望为蓝牙或WiFi采用带有集成天线的模块。在NFC领域,如果您遵循IC的建议,则无论微小的制造差异或附近的物体(例如在微波频率下),您的设计都可能表现良好。

数据速率

NFC标准支持的最大带宽为424Kbit / s,约为传统拨号56K连接速度的八倍。该限制使该标准在性能上可与蓝牙媲美,约为4.0版本数据速率的一半。不幸的是,该标准有很多开销,并且大多数设备通常以50Kbit / s的速度运行。即使连接上的数据速率如此有限,又有一些独创性和创造力,应用程序却无穷无尽。由于大多数标签上的内存相对有限,因此几乎不需要更高的数据速率。

记忆

大多数型号的NFC标签都包含100字节至1KB的内存,尽管可用型号的内存容量高达64 KB。这些较大的存储容量通常用于智能卡。

尽管此存储量听起来有些限制,但它允许大量8-16位(1-2字节)传感器读数或有关Tag所附着内容的数据。

当前抽奖

许多NFC IC提供能量收集输出,在较好条件下可提供约5mA的电流。以下是对于小于5mA的处理方法没有特别的建议:

为外部传感器和模拟电路供电。就温度感测而言,带有嵌入式温度传感器的NFC IC已经广泛用于跟踪易腐货物。

为外部存储器供电,其容量要大于NFC IC所提供的容量。

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