射频识别（RFID）

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1、射频识别（RFID）一、RFID称射频识别或者叫电子标签技术，它是通过无线射频方式获取物体的相关数据，并对物体加以识别，是一种非接触的自动识别技术。它是实现物联网的一项关键技术。二、与传统识别方式相比的优点：无须直接接触、无须光学可视、无须人工干预，操作方便快捷。三、它的优势及特点主要表现在如下几个方面：1、快速扫描2、体积小型化、形状多样化3、抗污染能力和耐久性4、可重复性5、可远距离识别多个标签6、是物联网的基石7、穿透性和无屏障阅读8、数据的记忆容量大9、安全性四、应用范围：能在生产、物流、交通运输

2、、医疗、防伪、跟踪、设备和资产管理等需要收集和处理数据的应用领域，被认为是条形码的替代品。五、RFID的系统组成一般包括三部分：标签、读卡器（含天线）和应用软件系统。其结构如下：1、标签：它是由耦合元件及芯片组成，具有唯一的电子编码，附着在物体上识别目标对象，也称应答器、卡片等。标签通常由三部分组成：读写电路、硅芯片、相关天线。其结构如下：标签的分类：根据供电方式：有源、无源、半有源半无源根据工作方式：主动、被动根据工作频率:低频、中高频、超高频2、读卡器：它是读取标签信息的设备，内含天线，通过天线与RF

3、ID进行无线通信，可实现对标签识别码和内存数据的读出或写入工作。它包含有RFID模块（射频或基带）、控制单元、读卡器天线。其结构如下：功能作用：RFID模块（射频接口）：（1）、产生高频发射能量，激活电子标签并为其提供能量。（2）、对发射信号进行调制，将数据传送给电子标签。（3）、接收并调制来自电子标签的射频信号。控制单元：（1）、与应用系统软件进行通信，并执行从应用系统软件发送来的指令。（2）、控制阅读器与电子标签的通信过程。（3）、信号的编码与解码。(4)、对阅读器和标签之间传输的数据进行加密和解密。

4、（5）、执行防碰撞算法。（6)、对阅读器和标签的身份进行验证。天线：将接收到的电磁波转换为电流信号，或将电流信号转换成电磁波发射出去的装置。2、应用软件系统：它是在上位监控计算机中运行的包括数据库在内的管理软件系统，用于各种物品属性管理、目标定位与跟踪，具有良好的人机操作界面。其中间件结构：六、RFID系统的基本工作原理：标签进入磁场后，如果接收到阅读器发出的特殊射频信号，就能凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（即PassiveTag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（即

5、ActiveTag，有源标签或主动标签），阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。RFID在操作中的一个关键技术是通过天线进行耦合，实现数据的传输转换，这种耦合方式大致可以分为电感耦合（低频）和后向散射耦合（高频）。1、电感耦合原理：两电感线圈在同一介质中，相互的电磁场通过该介质传导到对方，形成耦合。识别距离下于1米。其电路结构如下：电感耦合方式的标签几乎是无源的，在上图中电容Cr与阅读器的天线线圈并联，电容器与天线线圈的电感一起，形成谐振频率与阅读器发射频率相符的并联振荡回路，该回路的

6、谐振使得阅读器的天线线圈产生较大的电流。电子标签的天线线圈和电容器C1构成震荡回路，调谐到阅读器的发射频率。通过该回路的谐振，电子标签上的电压U达到最大值。这两个线圈的结构可以被解释为变压器。2、反向散射耦合方式：根据雷达原理模型，发射出去的电磁波碰到目标后反弹，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律。识别距离大于1米，也称远场工作方式。其原理框图如下：七、RFID的物理学原理1、射频专指具有一定波长可用于无线电通信的电磁波。只有了解好电磁波的传播才能更好的理解和应用射频识别系统。2、天线场：天

7、线 是读写器和标签间构建非接触信息传送的通道，天线周围的场区特性决定信息传输的性能。通常，天线周围场，划分为三个区域：无功所场区，辐射近场区和辐射远场区。当射频信号加载到天线后，紧邻天线除了辐射场之外，还有一个非辐射场。该场与距离的高次幂成反比，随着离开天线的距离增大迅速减小。在这个区域，由于电抗场占优势，因而将此区域称为电抗近场区，它的外界约为一个波长。超过电抗近场区就到了辐射场区，按照与天线距离的远近，又把辐射场区分为辐射近场区和辐射远场区。无功近场区：       又称为电抗近场区，是天线辐射场中紧

8、邻天线口径的一个近场区域。在该区域中，电抗性储能场占支配地位，该区域的界限通常取为距天线口径表面λ/2π处。从物理概念上讲，无功近场区是一个储能场，其中的电场与磁场的转换类似于变压器中的电场、磁场之间的转换，是一种感应场。辐射近场区：    超过电抗近场区就到了辐射场区，辐射场区的电磁场已经脱离了天线的束缚，并作为电磁波进入空间。按照与天线距离的远近，又把辐射场区分为辐射近场区和辐射远场区。在辐射近场区中，辐射场占优势，并且辐