1. Simple Communication System And RFID Application
Speaker ：龔至宏(Chih-Hung Kung)
(Chinese-traditional edition)
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2. 為什麼要報告通訊(Communication)相關內容????
通訊在現今中擁有三種重要特性:
○普遍性
○實用性
○必要性
輔具工程或醫學工程中許多地方都需要使用到通訊的技術或構想(如訊號處理、系統控制、語音辨識等……)
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3. 通訊?? 電信?? 什麼是通訊? 什麼是電信? 將訊息由某A傳到另一某B的過程。 用電氣轉換方式藉由網路達成通訊的方式。 2
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4. 一個基本的通訊架構與流程 接收器 發射訊號 還原 發射器 3 雜訊 noise 原始信號 S(t) 調變 Modulation 解調變
Demodulation
傳輸通道 還原 雜訊
noise
原始信號
S(t)
高頻載波訊號
S1(t)
分離出 高頻載波訊號
S1(t)
發射器
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5. 信號的種類 類比訊號(Analog Signal) 數位訊號(Digital Signal) 一個連續性狀態變化波形
一個離散性狀態變化波形(0-1兩種變化)
(電腦或數位系統計算使用的數據資訊來源)
Digital Signal
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6. 調變(Modulation)與解調變(Demodulation) Modulation：
將原始信號藉由更適合的傳輸介質來做傳輸，以提高傳輸效率與傳輸距離的方式。
(傳輸介質通常為一個高頻訊號其頻率>>原始信號頻率)
Demodulation：
將調變後的訊號解出還原原始信號的過程。
原始信號s(t)
高頻載波
信號傳送
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7. 頻譜(Spectrum) 什麼是頻譜?為什麼要看頻譜?
頻譜是用以分析所發出的電磁波在不同波長(或頻率)的強度與特性的分佈。要了解一個信號的特性就要知道信號波形的頻譜分布情形。
分析特性WHY??
10月份台北車
站旅客穿著顏
色統計 轉換
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8. 頻譜(Spectrum) 800MHZ信號模擬(含不知名雜訊) 下圖：頻譜分析儀的頻譜圖 上圖：示波器原始信號s(t) 7
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9. 通訊系統中如何將時域(Time Domain) 轉成頻域(Frequency Domain)?
Fourier：任何複雜的波都可以簡化為多個正弦波的和
時變週期函數－傅立葉級數(Fourier Series)
時變非週期函數－傅立葉轉換(Fourier Transform)
任何複雜
信號源 F + +
+….
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10. Fourier Series－用於週期性函數而言
Fourier Transform－用於非週期函數而言
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11. 實際以一個週期性方波來看Fourier轉頻譜
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12. Intelligent Mechatronics Assistive Devices Lab 智慧型機電輔具實驗室11

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14. 常見的各種調變技術 Analog Modulation：AM(調幅)、FM(調頻)
Digital Modulation： ASK(振幅鍵移)
FSK(頻率鍵移)
PSK(相位鍵移)
飛鴿傳書中一定要使用鴿子來載送嗎??
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15. 類比信號調變 AM (Amplitude Modulation )振幅調變 原始信號s(t) AM調變訊號 藍色的是原始信號
載波信號sc(t)
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16. 類比信號調變 FM (Frequency Modulation )頻率調變 上圖:原始信號 S(t) FM調變 上圖:載波訊號 Sc(t)
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17. 數位信號調變 ASK振幅鍵移(Amplitude Shift Keying) 16 ASK 調變
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18. 數位信號調變 PSK相位鍵移(Phase Shift Keying) 利用載波的相位來表示數位信號的0與1 17
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19. 數位信號調變 FSK頻率鍵移(Frequency Shift Keying) 18 FSK調變
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20. 類比通訊與數位通訊的特點比較 數位通訊相較於類比通訊的優點: 1.抗干擾能力強，採用再生中繼消除雜訊累積 2.便於加密處理
3.設備便於整合化及小型化
4.便於和電腦連接
5.適應各種通信業務，便於構成整合服務數位網路(ISDN)
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21. 類比通訊與數位通訊的特點比較 數位通訊相較於類比通訊的缺點: 數位通信的許多優點都是用比類比通信佔據更寬的 系統頻寬而換得的。
(傳統電話頻寬(BW)4KHz，數位電話BW卻要64KHz)
頻寬只需4KHz
頻寬需64KHz
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22. 多重存取技術(Multiple-Access Technology)
分頻多工存取FDMA
(Frequency-Division Multiple Access)
分時多工存取TDMA
(Time-Division Multiple Access )
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23. 多重存取技術(Multiple-Access Technology)
分頻多工存取FDMA
將不同的頻率波道分給不同用戶使用戶能在同一時間也能連續使用。
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24. 多重存取技術(Multiple-Access Technology)
分時多工存取TDMA
在同一頻道中，將時間切分成許多小段，提供各個不同用戶使用。
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25. 回顧:一個理想的通訊架構 發射端1 類比: AM FM 數位: ASK FSK PSK 解調變 調變Modulation
Demodulation
調變Modulation
高頻載波fc>>f
原始信號s(t)
類比信號
數位訊號 分離
發射端1
頻譜分析
原始信號s(t)
週期訊號：Fourier Series
非週期:Fourier Transform
高頻載波fc>>f
接收端A
多重存取技術 TDMA FDMA
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26. RFID Application 我在手臂植入了一針RFID晶片 25
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27. 磁卡???? 您知道您的皮包裡眾多卡片的真正名稱嗎??? RFID Card 磁條式+晶片辨識 RFID Card 磁條式卡片 26
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28. What is RFID?? 無線射頻辨識技術 (Radio Frequency Identification簡稱RFID) 優點:
1.卡片內建晶片(RFIC) ，非接觸式資料讀取，且卡片不需內建電源。
2.保密性高，體積小，應用層面效率高。
3.成本低廉，後續市場發展看好(全面性取代多種辨識功能)。
RFID Card
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29. RFID的組成 RFID 卡片端(Tag) RFID 讀取器 Reader 28
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30. RFID System概觀 讀取機 Reader RFID 卡片端 (Tag) 回傳卡片內資料 (調變與編碼過) 發送高頻電磁載波
(通常不帶有資料)
RFID 卡片端 (Tag)
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31. RFID主體系統動作細節(讀取機發射能量載波)
環型電感天線 A
高頻載波產生器
放大載波提高功率
發射高頻電磁載波
RFID Tag
卡片端
讀取機
Reader
置放於捷運閘口的讀取機
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32. RFID主體系統動作細節(卡片動作回傳資料)
Tag上的環型電感接收天線 A
整流濾波 產生驅動直流電源
產生電源驅動
記憶體與MPU
(微型處理器)
在天線上感應諧振後產生應電勢
讀取機
Reader
數位調變 (ASK.PSK…..)
射頻晶片
Chip
RFIC 射頻晶片
Tag上的環型
電感發射天線 B
RFID Tag
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33. RFID主體系統動作細節(讀取機接收資料處理)
環型電感天線 A
高頻載波產生器
放大載波提高功率
發射高頻電磁載波
RFID Tag
卡片端
讀取機
Reader
放大、解調變、
還原資料的信號處理
環型電感天線 B 後 續 控 制
Reader讀取機處理運算器
(MUP)
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34. 實體『悠遊卡』內部構造 電感螺旋天線 RFIC射頻晶片 螺旋電感天線 RFIC射頻晶片 33
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35. RFIC?? What is IC?? What Is Chip??
晶片廠生產的晶圓
將Chip經過打線後再用樹酯或陶瓷封裝就變成IC
RFID上的Chip
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36. RFIC核心構造?? 電感螺旋天線 Chip放大 Chip 搭配適當的感測器放入人體或人工關節讀取資料是有可行性的 和砂礫一樣小 35
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37. RFID資料安全性問題??????
RFID應用於金融卡、個人證件資料夠安全嗎?
容許辨識條件一：頻率
容許辨識條件二：至少70幾位元的加密的數位資料
不易破解!!!!
<=最爛的RFID資料位元數
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38. 過去曾經完成的作品之一 微處理器MPU 讀取機發射天線 微處理器與 信號處理部份 讀取機接收天線 Tag接收天線 RS232輸出
高頻載波震盪部份
Tag發射天線
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39. 常用RFID的頻率與特性 135KHz-最能在障礙物中穿梭 2.45GHz-最容易被製成小型RFID 13.56MHz-表現平衡性最佳
厚度(薄)
RFID尺寸(小)
厚度(薄)
受水分或金屬影響
天線設計容易與否
受水分或金屬影響
天線設計容易與否
通訊距離
受干擾程度(少)
通訊距離
受干擾程度(少)
13.56MHz-表現平衡性最佳
UHF頻帶(860MHz-960MHz)- 通訊距離長
厚度(薄)
RFID尺寸(小)
RFID尺寸(小)
厚度(薄)
受水分或金屬影響
天線設計容易與否
天線設計容易與否
受水分或金屬影響
通訊距離
受干擾程度(少)
通訊距離
受干擾程度(少) 38
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40. 參考文獻或資料: 39 1.藍國桐，通訊原理與應用，全華科技圖書 2005.3
2.Simon Hayhin，”communication system 4th Edition”，Wiley
3.SystemView By ELANIX使用入門
4.C.K.Harmon，”Standardization and Communication of RFID” ，RFID Committee,25 Jan 2000.
5.M Reymolds，”The Physics Of RFID” ，ThingMagic LCC.
6.黃智裕，凌菁偉，微帶天線設計-使用IE3D，全華圖書有限公司 2003
7.邱健榮，無線射頻辨識系統之十六位元答詢機晶片設計，碩士論文，中華大學，2004.7
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41. Thanks For Your Attention
Simple Communication System
And RFID Application
Thanks For Your Attention
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