《RFID原理及应用》期末复习总结-（第一章 RFID简介）

  • 第一章 RFID简介
    • 1、三大技术
    • 2、RFID概念
    • 3、RFID特点
    • 4、RFID系统的组成
    • 5、磁卡与IC卡
    • 6、芯片
    • 7、电子标签分类：（-是否有微处理器）
    • 8、RFID分类：（-工作方式）
    • 9、电子标签分类：（-工作方式）
    • 10、电子标签分类：（-读写性）
    • 11、RFID分类（-工作频率）
    • 12、双频技术、双频标签
    • 13、RFID系统分类
    • 14、RFID应用领域
    • 15、天线场
    • 16、能量耦合
    • 17、数据传输
    • 18、能量
    • 19、时序
    • 20、数据传输
    • 21、RFID性能指标

第一章 RFID简介

1、三大技术

传输、感知、智能

2、RFID概念

  • 射频识别，通过无线电讯号识别
  • 通过磁场或电磁场，利用无线射频方式进行非接触双向通信

3、RFID特点

（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）可重复使用
（5）穿透性和无屏障阅读
（6）数据的记忆容量大
（7）安全性

4、RFID系统的组成

（硬件组件）
（1）阅读器：

  • 职责： 与电子标签的通信 接受来自主机系统的控制指令
  • 分类：只读、读写
  • 构成：
    • 射频接口：
    • 主要任务：
      （供能）产生高频发射能量，激活电子标签，为其提供能量
      （写）调制发射信号，向电子标签传输数据
      （读）接受，调制来自标签的射频信号
    • 逻辑控制单元：
      • 主要任务：
        与应用系统进行通信，执行接收的指令
        控制阅读器与电子标签的通信过程
        信号的编解码
        数据的加密和解密
        防碰撞算法
        对阅读器和标签进行身份验证
    • 天线：
      • 功能：
        接收到的电磁波->电流信号
        电流信号->要发射的电磁波
      • 天线的电磁场范围即是阅读器的可读区域

（2）电子标签 = IC芯片 + 无线通信天线

（软件组件）
（3）RFID中间件：

  • 主要功能：
    阅读器协调控制
    数据过滤与处理
    数据路由与集成
    进程管理

（4）应用系统软件

5、磁卡与IC卡

  • 磁卡：以液体磁性材料或磁条为载体
  • IC卡（智能卡）：有微处理器、存储单元等
    • 分为接触式和非接触式（通过无线电波或电磁场感应 （无源、非接触））
    • 非接触式IC卡：射频电子标签

6、芯片

  • 电压调压器：将从阅读器接收的射频信号转换为直流电源，经大电容存储能量，经稳压器后为芯片提供电源
  • 调制器：将要发送的数据调制后加载给天线
  • 解调器：去除载波，获得真正的信号信息
  • 逻辑控制单元：读取，分析阅读器送来的信号
  • 存储单元：系统运行和存放数据的位置

7、电子标签分类：（-是否有微处理器）

（1）存储器标签：无微处理器单元（由地址和安全逻辑单元进行数据处理和访存操作）
（2）微处理器标签：集成电路中含有CPU、EEPROM、随机存储器
（3）EEPROM：电可擦写可编程只读存储器

8、RFID分类：（-工作方式）

（1）有源（主动式）：

  • 内装电池
  • 可主动侦测阅读器并传送信息
  • 记忆空间大，通信距离长
  • 成本高，体积大，寿命受限

（2）无源（被动式）：

  • 天线接收电磁波唤醒芯片工作，转化的电力同时用来回传信号
  • 价格便宜，体积小，寿命长
  • 记忆空间小，通信距离短

（3）半有源（半主动式）：

  • 电池仅用于驱动芯片；天线负责回传信号
  • 不主动传输数据

9、电子标签分类：（-工作方式）

  • 主动式标签

    • 具有内部电源，供应芯片所需电能
    • 读取距离比较长
    • 寿命有限、体积较大以及成本较高等缺陷
    • 一般在集装箱的电子标签中应用比较多

  • 被动式电子标签

    • 内部没有供电电源
    • 进入读写器的工作区域之后，受到读写器发出射频信号的激励。读写器提供电子标签足够的射频场强，从而保证标签进入正常工作状态。
    • 具有价格低廉，体积小巧，无需电源的优点，目前市场的RFID标签主要是被动式的。

10、电子标签分类：（-读写性）

（1）只读电子标签：只有ROM
（2）一次写入只读电子标签：有ROM和RAM
（3）读写电子标签：有可编程记忆存储器
（4）含有片上传感器的可读写电子标签
（5）含有收发信机的可读写电子标签

11、RFID分类（-工作频率）

（1）低频：30-300kHz

  • 强穿透性
  • 读取距离短
  • 信息量小

（2）高频；3-30MHz

  • 传输速度较快
  • 读取距离10-100cm
  • 对环境干扰较敏感

（3）超高频：300MHz-1GHz（未来主流）

  • 成本低
  • 读取距离5-6m

（4）极高频/微波：2.4GHz

  • 对环境极敏感

12、双频技术、双频标签

  • 读写器不断产生低频编码电磁信号，用来激活进入有效范围的双频标签
  • 读写器将接收的来自双频标签的高频载波信号放大，再解调出有效的数字信号

13、RFID系统分类

（1）EAS系统
（2）便携式数据采集系统
（3）物流控制系统
（4）定位系统

14、RFID应用领域

二代身份证、公交一卡通、汽车防盗、停车场管理系统、门禁管理系统、智能图书馆、票证防伪、零售付费，电子钱包、医疗：药品/设备/病患追踪、工业生产、物流

15、天线场

（1）非辐射场
（2）辐射场区

  • 辐射近场
  • 辐射远场

小天线：无辐射近场区

16、能量耦合

（1）密耦合
（2）遥耦合

  • 近耦合
  • 疏耦合

（3）远距离系统：电磁场耦合

标签与读写器的耦合方式：

  • 近距离通信的电感耦合
  • 远距离通信的电磁耦合

17、数据传输

  • 近场（电感耦合）：负载调制

    • 类似变压器结构
  • 远场（电磁耦合）：反向散射调制
    • 通过调整控制标签天线的阻抗，改变反射的电磁波特征，从而进行数据传输

18、能量

读写器向标签供给射频能量：
1）无源标签：该能量即为其工作所需能量，一般转换为直流电源储存于标签电容
2）半无源标签：该能量能唤醒标签进入工作状态
3）有源标签：不依赖该能量工作，读写器发射能量小，通信距离远

19、时序

（1）读写器先讲
（2）标签先讲
（3）多标签识别

  • 1）读写器先讲：隔离指令
  • 2）标签先讲：需要防碰撞功能

20、数据传输

（1）读写器向标签：数据写入

  • 有线写入：

    • ID号的固化
    • 向标签存储单元写入数据
  • 无线写入： 系统复杂、要求能量高、校验时间、不利于高速移动物体、安全风险

（2）读写器向标签：发送命令

  • 只接受能量激励

    • 被唤醒->反射标签信息
  • 同时接受代码命令
    • 无线写入
    • 多标签读取

（3）标签向读写器：

  • 单向：被唤醒即反射标签信息
  • 半双工双向：被唤醒后，根据指令转入不同状态

21、RFID性能指标

（1）标签的存储容量
（2）工作方式

  • 全双工

    • 需要区分天线发射信号和标签的反射信号
  • 半双工
    • 通常按时序错开
    • 能量传递中断，通常需要辅助电容或电池补偿

（3）数据传输速度

  • 影响因素：代码长度、标签数据发送速度，读写距离，载波频率，调制技术 只读速度
  • 无源读写速度： 需要激活标签的电容
  • 有源读写速度

（4）读写距离
（5）读写速度
（6）多标签识别能力
（7）射频载波频率：读写器发射频率
（8）系统连通性：与现有自动化技术的连通
（9）数据载体：只读、可擦除
（10）状态模式：状态机、微处理器
（11）能量供应：有源、无源

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