无源RFID技术的基本原理与应用方案.doc

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1、无源RFID技术的基本原理与应用方案1RFID射频识别技术简介1.1RFID的概念　RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可以识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。1.2RFID的基本组成部分最基本的RFID应用系统由三部分组成：如图所示：标签1标签2计算机接口单元控制模块收发模块耦合模块阅读器天线天线....数据时序能量A标签(Tag)B阅读器(Reader)C天线(Anten

2、na)1.3无源RFID的基本原理读写器通过发射天线发射一定频率的射频信号，当标签进入发射天线工作区域时产生感应电流，标签获得能量被激活；标签将自身编码等信息通过天线发送出去；系统接收天线接收从标签发送过来的载波信号，经天线调节器传送到读写器，读写器对接收到的信号进行解调之送到后台主系统进行相关处理；主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性，根据不同的设定进行相关的处理，并通过天线修改标签的内部信息（可读写标签）。中间件及应用软件信息处理系统响应单元编码解码存储器物理接口调试解调查询写入读取命令写数据读数据

3、阅读器电子标签数据能量数据协议处理器标签驱动射频单元应用程序接口（API）空中接口RFID工作原理1.4各组成部分的介绍1）电子标签电子标签附着在待识别的物品上，是射频识别系统真正的数据载体，当标签进入天线有效覆盖区域内无源标签就能从天线发出的电磁场中获得能量，从而被激活。一般情况下，电子标签由标签天线和标签专用芯片组成。　2）阅读器当附着有电子标签的待识别物品通过其读出范围内时，阅读器自动以无接触的方式将电子标签中的约定识别信息取出，从而实现自动识别物品或自动收集物品标识信息的功能。典型的阅读器包含

4、有高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及阅读器天线。3）天线天线及空间信道天线用于发射信号来形成有效的电磁场覆盖区域和接收标签的返回信号。针对无源标签的任务有两个：一是通过电磁场耦合向标签提供能量，二是通过电磁耦合在标签与阅读器之间建立传送数据的通道。在RFID系统中应该使用方向性天线，它与全向天线相比具有更少的辐射模式和返回损耗的干扰。天线类型的选择必须使它的阻抗与自由空间和ASIC（为专门目的所设计的集成电路）相匹配。2无源RFID的数据与能量传输2.1阅读器与电子标签之间的耦合类型1）电感耦合

5、一种变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，所依据的是电磁感应原理。适用于中低频。例如：125KHZ，225KHZ，13.56MHZ等。作用距离有限。电感耦合2）电磁反向散射耦合雷达原理模型，碰到目标后反射同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律。适用于高频、微波工作的远距离射频识别系统。常用的频率有433MHZ，915MHZ，2.45GHZ，5.8GHZ等。作用距离可达3-10m。根据本方案的应用需求选用电磁反向散射耦合。电磁反向散射耦合利用电磁反向散射耦合的反向散射调制技术是指无源RFI

6、D将数据发挥阅读器所采用的方式。标签返回数据的方式是控制天线的阻抗，方法有多种，都是基于一种阻抗开关的方法。实际采用的阻抗开关有，变容二极管、逻辑门与高速开关等。2.2RFID工作频率的分类1）概要从应用概念来说，射频标签的工作频率也就是射频识别系统的工作频率。射频标签的工作频率不仅决定着射频识别系统工作原理（电感耦合还是电磁耦合）、识别距离，还决定着射频标签及读写器实现的难易程度和设备的成本。典型的工作频率有：125kHz，133kHz，13.56MHz，27.12MHz，433MHz，902~92

7、8MHz，2.45GHz，5.8GHz等。2）低频段射频标签低频段射频标签，简称为低频标签，其工作频率范围为30kHz~300kHz。典型工作频率有：125KHz，133KHz。低频标签一般为无源标签，其工作能量通过电感耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得。低频标签与阅读器之间传送数据时，低频标签须位于阅读器天线辐射的近场区内。阅读距离一般情况下小于1米。低频标签的典型应用有：动物识别、容器识别、工具识别、电子闭锁防盗（带有内置应答器的汽车钥匙）等。与低频标签相关的国际标准有：ISO11784/1

8、1785（用于动物识别）、ISO18000-2（125-135kHz）。低频标签的主要优势体现在：标签芯片一般采用普通的CMOS工艺，具有省电、廉价的特点；工作频率不受无线电频率管制约束；可以穿透水、有机组织、木材等；非常适合近距离的、低速度的、数据量要求较少的识别应用（例如：动物识别）等。低频标签的劣势主要体现在：标签存贮数据量较少；只能适合低速、近距离识别应用；与高频标签相比：标签天线匝数更多，成本更高一些；3）中高频段射频标签中高频段射频标签的工作