rfid技术及rfid天线分析

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1、1前言      无线射频识别技术(RadioFrequencyIdentification，RFID)是从二十世纪九十年代兴起的一项利用射频信号进行非接触式双向通信，自动识别目标对象并获取相关信息数据的无线通信技术。 目前常用的自动识别技术中，条码和磁卡的成本较低，但是都容易磨损，且数据量很小不能改写；接触式IC卡的价格稍高，数据存储量较大，安全性相对较好，但是也容易磨损，寿命短；而RFID技术具有精度高、适应环境能力强、读取距离远、抗干扰强、应用便利等许多优点，实现了免接触操作，无机械磨损，寿命长，无需可见光源，穿透性好，抗污染能力和耐久性强，而且，可以在恶劣环境

2、下工作，支持写入数据，可重复使用，并且使用了防冲撞技术，能够同时识别多个高速运动物体。    随着科学技术的进步，RFID已涉及到人们日常生活的各个方面，被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域，例如火车的交通监控系统、高速公路自动收费系统、物品管理、流水线生产自动化、门禁系统、金融交易、仓储管理、畜牧管理、车辆防盗等.RFID技术将成为未来信息社会建设的一项基础技术。      2RFID原理介绍      RFID系统基本上都由电子标签（Tag）、读写器（Reader&Writer）和数据交换与管理系统（CenterProcessor）三大部

3、分组成。电子标签由片上天线及集成芯片组成,通过电磁波与读写器进行数据交换，具有智能读写和加密通信功能。读写器主要由无线收发模块、天线、控制模块及接口电路等组成。数据交换与管理系统主要完成数据信息的存储及管理、对电子标签进行读写控制等。RFID系统的基本原理框图如图1所示。    RFID系统的工作原理其实也很简单：读写器将要发送的信息，经编码后加载到高频载波信号上再经天线向外发送。进入读写器工作区域的电子标签接收此信号，卡内芯片的有关电路对此信号进行倍压整流、调制、解码、解密，然后对命令请求、密码、权限等进行判断。若为读命令，控制逻辑电路则从存储器中读取有关信息，经加

4、密、编码、调制后通过片上天线再发送给阅读器，阅读器对接收到的信号进行解调、解码、解密后送至信息系统进行处理；若为修改信息的写命令，有关控制逻辑引起电子标签内部电荷泵提升工作电压，提供电压擦写E2PROM。若经判断其对应密码和权限不符，则返回出错信息。      3中国RFID应用前景      2006年中国RFID领域各种新技术和应用点不断出现，RFID相关应用与技术发展进入了真正的市场争夺阶段。关于RFID标准的争夺也进入白热化阶段，美国EPCglobal、国际ISO/IEC18000、日本UID三大标准之争日益剧烈，中国射频识别（RFID）技术政策白皮书也于20

5、06年6月9号出台，为中国的RFID发展指明了方向，奠定了基础。    与美德日等发达国家相比，中国在RFID技术和应用上还只是处于发展初期。中国RFID企业总数有100多家，RFID行业产业链基本形成，但是相关的RFID关键技术缺乏，自主知识产权的产品非常少。低频（LF）和高频（HF）RFID发展较早，技术成熟，产品应用广泛，技术门槛低，产品成本低，使得这两个频段的产业得到充分发展（例如二代身份证的大规模换发），但是产品同质化严重，市场越发饱和。而超高频（UHF）RFID发展较晚，技术门槛高，我国没有掌握芯片设计制造、片上天线设计、封装集成技术及装备等关键核心技术，

6、涉足的企业少，产品应用成本高，国内还处于发展初级阶段。而超高频频段市场潜力巨大，产品应用广泛，是迫切需要开发的领域。      4RFID天线类型      天线是一种以电磁波形式把前端射频信号功率接收或辐射出去的装置，是电路与空间的界面器件，用来实现导行波与自由空间波能量的转化。在RFID系统中，天线分为电子标签天线和读写器天线两大类，分别承担接收能量和发射能量的作用。当前的RFID系统主要集中在LF、HF(13.56MHz)、UHF（860-960MHz）和微波频段，不同工作频段的RFID系统天线的原理和设计有着根本上的不同。RFID天线的增益和阻抗特性会对RFI

7、D系统的作用距离等产生影响，RFID系统的工作频段反过来对天线尺寸以及辐射损耗有一定要求。所以RFID天线设计的好坏关系到整个RFID系统的成功与否。      4.1 近场天线      对于LF和HF频段，系统工作在天线的近场，标签所需的能量都是通过电感耦合方式由读写器的耦合线圈辐射近场获得，工作方式为电感耦合。近场天线的公式是：    由上式可知，电场强度随距离的三次方衰减，磁场强度随距离的二次方衰减，且电磁场分量相位差为90○，波印廷矢量为虚数，能量不向外辐射，只在天线表面附近进行电能和磁能的交换。因为在近场实际上不涉及电磁波传播的问题，天线