RFID是(shi)什(shen)么 RFID技術的工作原理 無線(xian)射頻(pin)技術介紹

什么是RFID技術？

RFID射(she)頻識(shi)別是一種非接觸(chu)式(shi)的自動識(shi)別技術，它(ta)通過射(she)頻信號自動識(shi)別目標(biao)對象并(bing)獲取(qu)相關數據，識(shi)別工(gong)(gong)作無須人(ren)工(gong)(gong)干預，可工(gong)(gong)作于各種惡劣環(huan)境。RFID技術可識(shi)別(bie)高速運動物體(ti)并可同時(shi)識(shi)別(bie)多個標簽，操作(zuo)快(kuai)捷方便(bian)。

埃森哲實驗室首席科學家弗格森認為RFID是一種突破性的技術："第一(yi)(yi)，可(ke)(ke)以識別單個(ge)(ge)(ge)的非常具體的物(wu)體，而不是像條形(xing)碼(ma)(ma)那(nei)樣只能識別一(yi)(yi)類物(wu)體；第二，其采(cai)用無線(xian)電射(she)頻，可(ke)(ke)以透過外部材料讀(du)(du)取數據，而條形(xing)碼(ma)(ma)必須(xu)靠(kao)激(ji)光來讀(du)(du)取信(xin)息；第三，可(ke)(ke)以同時對多(duo)個(ge)(ge)(ge)物(wu)體進行(xing)識讀(du)(du)，而條形(xing)碼(ma)(ma)只能一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)地(di)讀(du)(du)。此(ci)外，儲存的信(xin)息量也(ye)非常大(da)。"

什么是RFID的基本組成部分？

最基本的RFID系統由三部分組成：

標簽(Tag)：由耦合(he)元件及芯片(pian)組成，每個標簽具有唯一的電子編碼(ma)，附著(zhu)在(zai)物體(ti)上標識(shi)目標對(dui)象；

閱讀器(Reader)：讀取(有時還(huan)可以寫入)標簽信息(xi)的設(she)備(bei)，可設(she)計(ji)為手(shou)持式或固定(ding)式；

天線(Antenna)：在(zai)標簽和讀取器間傳遞射頻信號。

一套完整的系統(tong)還需具備：數(shu)據(ju)傳輸和處(chu)理(li)系統(tong)。

RFID技術的基本工作原理是什么？

RFID技術的(de)基本工作原(yuan)理并不復雜：標簽進入磁場后，接(jie)收解讀(du)器(qi)發出的(de)射頻(pin)信(xin)號，憑借感應電(dian)流所獲得的(de)能量發送出存(cun)儲在芯片中的(de)產品信(xin)息（Passive Tag，無源(yuan)標(biao)簽或(huo)被動標(biao)簽），或(huo)者主動發(fa)送某(mou)一(yi)頻(pin)率的信號（Active Tag，有源標簽或主動標簽）；解讀(du)器讀(du)取(qu)信(xin)息并(bing)解碼后，送至中央(yang)信(xin)息系統進行有關數據處理。

什么是RFID中間件？

RFID是2005年(nian)建議企業可考慮(lv)引(yin)入(ru)的十大策略技術之一，而中間件（Middleware）可稱為是RFID運作的中樞，因為它可以加速關(guan)鍵應用(yong)的問世(shi)。

RFID產(chan)業潛力無窮，應用的范圍(wei)遍及制造、物流、醫療、運(yun)輸(shu)、零售、國(guo)防等(deng)等(deng)。Gartner Group認為，RFID是2005年建議(yi)企業可考慮(lv)引(yin)入的十大策略技術(shu)之(zhi)(zhi)一，然而其成功之(zhi)(zhi)關鍵除(chu)了(le)標簽（Tag）的價格、天線的設計、波段(duan)的標(biao)準化、設備的認證之外，最重(zhong)要(yao)的是(shi)要(yao)有關鍵的應(ying)用軟件(jian)（Killer Application），才能迅速推廣。而中間件（Middleware）可稱為是RFID運作的(de)中樞，因為(wei)它可以加速(su)關鍵應用的(de)問(wen)世。

是什么讓零售商如此推崇RFID？

據Sanford C、Bernstein公司的零售(shou)業(ye)分析師估計，通過采用RFID，沃(wo)爾(er)瑪(ma)每年可以(yi)節(jie)省83、5億美元，其(qi)中大部分(fen)是因(yin)為不需(xu)要(yao)人(ren)工查看進貨的條碼(ma)而節省(sheng)的勞動力成本。盡管另外一些分(fen)析師認為80億美元這(zhe)個數字過于樂觀，但毫無疑(yi)問，RFID有助于解決零售業兩個最大的(de)難題(ti)：商(shang)品斷貨和損耗(hao)（因盜竊和供(gong)應(ying)鏈被攪(jiao)亂而損失(shi)的(de)產品），而現(xian)在單是盜竊一項，沃爾瑪一年(nian)的(de)損失(shi)就差不多有20億美元，如果一家(jia)合法企業的營業額能(neng)達到(dao)這個數字(zi)，就可(ke)以在(zai)美國1000家最(zui)大企業(ye)的排行榜(bang)中名列第694位。研(yan)究機構(gou)估(gu)計，這種RFID技術能(neng)夠幫(bang)助把失竊和存貨水平降低25%。

RFID典型應用領域和具體應用

1、車(che)輛(liang)自動識別治理

鐵路車號自(zi)動識別是射頻(pin)識別技術(shu)最普遍的(de)應用。

2、高速公路(lu)收費及智能交(jiao)通系統

高速公路自動(dong)收費(fei)系(xi)統是射頻識別技術最成(cheng)功的(de)應用之一，它充分體現了(le)(le)非接觸識別的(de)優勢。在車(che)輛(liang)高速通過收費(fei)站的(de)同時(shi)完(wan)成(cheng)繳費(fei)，解決了(le)(le)交(jiao)通的(de)瓶頸問題，提高了(le)(le)車(che)行速度，避免擁堵，提高了(le)(le)收費(fei)結(jie)算效率(lv)。

3、貨物(wu)的跟蹤、治理及監控

射頻識(shi)別(bie)技術(shu)為貨(huo)物的跟蹤、治理及監控(kong)提供了(le)快(kuai)捷、準確、自(zi)(zi)動(dong)化的手段。以射頻識(shi)別(bie)技術(shu)為核心的集裝箱自(zi)(zi)動(dong)識(shi)別(bie)，成為全球(qiu)范圍最大的貨(huo)物跟蹤治理應用(yong)。

4、倉儲、配送等物流(liu)環節

射(she)(she)頻(pin)(pin)識別(bie)技術(shu)(shu)目前在(zai)倉儲(chu)、配送(song)等物流環節已有許多成功的應(ying)用。隨著射(she)(she)頻(pin)(pin)識別(bie)技術(shu)(shu)在(zai)開放的物流環節統一標準的研究開發，物流業將成為(wei)射(she)(she)頻(pin)(pin)識別(bie)技術(shu)(shu)最大的受益行(xing)業。

5、電(dian)子錢(qian)包、電(dian)子票(piao)證

射(she)頻識別卡(ka)是射(she)頻識別技術的一個主要(yao)應(ying)用(yong)。射(she)頻識別卡(ka)的功(gong)能相當(dang)于電子(zi)錢包(bao)，實(shi)現(xian)非現(xian)金結算。目前主要(yao)的應(ying)用(yong)在(zai)交通方面(mian)。

6、生產(chan)線(xian)產(chan)品加工過程自(zi)動(dong)控(kong)制

主(zhu)要(yao)應用在大型工(gong)廠的自(zi)動(dong)化流水(shui)作業線上，實現(xian)自(zi)動(dong)控制(zhi)、監(jian)視，提高生(sheng)產效率，節約(yue)成本。

7、動物跟蹤和(he)治理

射(she)頻(pin)識別(bie)技(ji)術(shu)可(ke)(ke)用于動物跟蹤。在大型養殖廠，可(ke)(ke)通過采用射(she)頻(pin)識別(bie)技(ji)術(shu)建立(li)飼養檔(dang)案(an)、預(yu)防接種檔(dang)案(an)等(deng)，達到高效(xiao)、自(zi)動化治理(li)牲畜的(de)目的(de)，同時為食(shi)品安全提供了保(bao)障。射(she)頻(pin)識別(bie)技(ji)術(shu)還(huan)可(ke)(ke)用于信鴿(ge)比賽、賽馬(ma)識別(bie)等(deng)，以準(zhun)確(que)測定到達時間(jian)。

無源RFID標簽結構組成以及工作原理

無源RFID標簽本身不帶電池(chi)，依靠讀(du)卡器發送的(de)電磁能量工作。由(you)于它結構簡單(dan)、經濟實用(yong)，因而獲得廣泛的(de)應用(yong)。無源RFID標簽由(you)RFID IC、諧振電容C和天線(xian)L組成(cheng)，天線與電容組成(cheng)諧(xie)(xie)振(zhen)回路，調諧(xie)(xie)在讀卡(ka)器的載波頻(pin)率，以(yi)獲得最佳性能。

生產廠商大多遵循國際電信聯盟的規范，RFID使用的頻率有6種，分別為135KHz、13、56MHz、43、3-92MHz、860-930MHz（即UHF）、2、45GHz以及5、8GHz。無源RFID主要使用前二(er)種(zhong)頻(pin)率。

RFID標簽結構

RFID標簽天(tian)(tian)線有兩(liang)種(zhong)天(tian)(tian)線形(xing)式：（1）線繞(rao)電感天線；（2）在介質(zhi)基板上壓印或印刷刻腐的盤旋狀天線(xian)。天線(xian)形(xing)式由載波頻率、標簽封裝(zhuang)形(xing)式、性能和組裝(zhuang)成(cheng)本(ben)等因素決定。例(li)如，頻率小于400KHz時需要mH級電感量，這(zhe)類天線只能用線繞(rao)電感制作；頻率在4~30MHz時，僅需(xu)幾(ji)個(ge)礖，幾(ji)圈線繞電(dian)感就可以，或(huo)使用介(jie)質基板上的刻腐天線。

選擇天線后，下一步就是如何將硅IC貼接在(zai)天線上。IC貼(tie)接也有兩種基本方法：（1）使用(yong)板上(shang)芯片（COB）；（2）裸(luo)芯片直接(jie)貼接(jie)在天(tian)線(xian)上。前(qian)者常用(yong)于線(xian)繞天(tian)線(xian)；而后者用(yong)于刻腐天(tian)線(xian)。CIB是將諧振電容和RFID IC一起封裝在同一個管殼中(zhong)，天線則用(yong)烙鐵或熔焊(han)工藝連接(jie)在COB的2個外接(jie)端了上。由于(yu)大(da)多數COB用于ISO卡，一種符合ISO標準厚度(du)（0、76）規格的卡，因此(ci)COB的典型厚(hou)度約為0、4mm。兩種常(chang)見(jian)的COB封(feng)裝形式是(shi)IST采(cai)用的IOA2（MOA2）和(he)美國HEI公司采(cai)用的WorldⅡ。

裸芯片直接貼接減少了中間步驟，廣泛地用于低成本和大批量應用。直接貼接也有兩種方法可供選擇，（1）引線焊(han)接(jie)；（2）倒裝(zhuang)工藝。采用倒裝(zhuang)工藝時，芯片焊(han)盤上需(xu)制作專門的焊(han)球(qiu)，材料(liao)是金的，高度約25祄(xie)，然(ran)后將焊球(qiu)倒(dao)裝在天(tian)(tian)線(xian)的印制走線(xian)上。引(yin)線(xian)焊接工(gong)藝(yi)較簡單，裸(luo)芯片直接用(yong)引(yin)線(xian)焊接在天(tian)(tian)線(xian)上，焊接區(qu)再用(yong)黑色環氧樹脂密封。對小批(pi)量生產(chan)，這種(zhong)工(gong)藝(yi)的成本較低；而對于大批(pi)量生產(chan)，最好采(cai)有(you)倒(dao)裝工(gong)藝(yi)。

基本工作原理

無線RFID標簽的性能(neng)受標簽大(da)小(xiao)，調制形式、電路Q值(zhi)、器件功(gong)耗以及調制深度的(de)極大影響。下面簡要地(di)介(jie)紹它的(de)工作(zuo)原(yuan)理。

RFID IC內(nei)部(bu)備(bei)有一個(ge)154位(wei)存儲器(qi)，用以(yi)存儲標簽數據。IC內部還有一(yi)個通導電阻極低(di)的調制門控管（CMOS），以一定頻率(lv)工作。當讀卡器發射電(dian)磁(ci)波，使標簽天線(xian)電(dian)感式(shi)電(dian)壓達(da)到VPP時，器(qi)件工作，以曼(man)徹斯特格式將數據發送回去(qu)。

數(shu)據發送是(shi)通過調(diao)(diao)(diao)諧(xie)(xie)(xie)與(yu)去(qu)調(diao)(diao)(diao)諧(xie)(xie)(xie)外部(bu)諧(xie)(xie)(xie)振(zhen)回路來(lai)(lai)完成的。具(ju)體(ti)過程如下：當數(shu)據為邏輯高電平(ping)時，門控管截(jie)(jie)止，將調(diao)(diao)(diao)諧(xie)(xie)(xie)電路調(diao)(diao)(diao)諧(xie)(xie)(xie)于讀(du)卡器的截(jie)(jie)波(bo)頻率，這(zhe)就(jiu)是(shi)調(diao)(diao)(diao)諧(xie)(xie)(xie)狀態，感(gan)應電壓達(da)到最(zui)大值。如此進(jin)行，調(diao)(diao)(diao)諧(xie)(xie)(xie)與(yu)去(qu)調(diao)(diao)(diao)諧(xie)(xie)(xie)在標(biao)簽(qian)線圈上產生一個幅度調(diao)(diao)(diao)制(zhi)信號(hao)，讀(du)卡器檢測(ce)電壓波(bo)形包(bao)絡，就(jiu)能(neng)重構來(lai)(lai)自標(biao)簽(qian)的數(shu)據信號(hao)。

門控管的開關頻率為70KHz，完成全部154位數據(ju)約(yue)需2、2ms。在發送完全部數據后，器件進入100 ms的休(xiu)眠模式(shi)。當一個(ge)標簽(qian)進入休(xiu)眠模式(shi)時(shi)，讀(du)卡(ka)器(qi)可(ke)以去讀(du)取其它標簽(qian)的數據(ju)，不會產(chan)生任何數據(ju)沖突。當然(ran)，這個(ge)功(gong)能受到下列因素(su)的影響：標簽(qian)至讀(du)卡(ka)器(qi)的距離、兩者的方位、標簽(qian)的移動以及標簽(qian)的空間分布。

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