无芯片RFID电子标签的设计

本科毕业设计（论文）

本科毕业设计(论文) 题目：无芯片RFID电子标签的设计

系别：电子信息系

专业：通信工程

班级：

学生：

学号：

指导教师：

2013年 6月

无芯片RFID电子标签的设计

摘要

射频识别（RFID）是一种自动识别技术，具有体积小、容量大、寿命长、可重复使用等特点，该技术与互联网、通讯等技术相结合，可实现全球范围内物品的跟踪与信息共享。标签成本是RFID技术应用和发展的一大瓶颈。基于这一背景，无芯片射频识别以其远距离、高速度和低成本等特点成为当前的热点研究领域。随着技术的发展，射频识别技术应用领域日益扩大，并将成为未来信息社会建设的一项基础技术。本文针对射频识别标签的应用需求，对无芯片射频识别标签进行了研究。

首先，论述了RFID系统的技术原理，并对无芯片RFID标签的工作原理进行了分析。

其次，本文对无芯片RFID标签的整体结构做了介绍。同时阐述了螺旋谐振器的基本原理。

最后，利用Ansoft HFSS对所建模型进行了仿真，并分析了仿真结果。

关键词：射频识别；电子标签；螺旋谐振器；微带线

The Circuit Design of Chipless RFID Tag

Abstract

Radio Frequency Identification (RFID) is all automatic identification technology, which has the character of small volume,high capacity,long life, reusability and so on. When combining with internet and communication technology,RFID can realize object tracing and information sharing on a global scale.However,the cost of transponder is a major boaleneck in the application and development of RFID technology.For its chipless long—distance,high-speed and low—cost,chipless RFID technology has become a hot topic in the RFID technology,and will be a basic technology in the future information society construction.Currently,chipless RFID tag have launched a large number of studies for the applications of RFID chips.

At first,discusses the RFID technology and principle,and chipless RFID tag of principle is analyzed.

Secondly,the article chipless RFID tag the overall structure are introduced，Also expounds the basic principle of spiral resonator.

Finally,using Ansoft HFSS to the model simulation,and analysis of the simulation results.

Key Words：RFID;tag;spiral resonator;microstrip line

1 绪论 (1)

1.1题目背景 (1)

1.2研究意义 (1)

1.3国内外相关研究情况 (2)

1.4课题研究的主要内容 (3)

1.5课题拟采用的研究方案 (4)

1.6课题研究的重点与难点 (4)

1.7论文的组织结构 (4)

2 RFID技术的基本原理 (5)

2.1 RFID系统的组成 (5)

2.1.1 标签 (5)

2.1.2阅读器 (7)

2.1.3计算机处理系统 (7)

2.2无芯片RFID标签的工作原理 (7)

2.2.1电磁场基本原理和天线辐射理论 (7)

2.2.2 RFID的数据传输原理与信道研究 (10)

2.2.3无芯片RFID标签的工作原理与识别距离 (12)

3 螺旋谐振器的设计 (13)

3.1螺旋谐振器的工作原理 (15)

3.2谐振器的设计思路 (16)

4 仿真结果与结论分析 (18)

4.1单一螺旋谐振器的仿真 (18)

4.2 3个螺旋谐振器级联的仿真 (22)

4.2.1编码值为“000”的谐振器结构与仿真结果 (21)

4.2.2编码值为“010”的谐振器结构与仿真结果 (22)

4.2.3编码值为“101”的谐振器结构与仿真结果 (23)

5 结论 (25)

5.1设计结论 (25)

5.2收获与体会 (25)

5.3不足之处 (25)

参考文献 (27)

致谢 (27)

毕业设计（论文）知识产权声明 (29)

毕业设计（论文）独创性声明 (30)

附录1 硬件实物图 (31)

附录2 硬件实测环境及结果 (32)

RFID电子标签种类大全

创羿CY-RAT按键卡式电子标签产品介绍按键卡式电子标签采用特殊材质，设计简洁，任何携带者都将感到十分舒适。在卡式标签上设计有按键，可一键报警，当按键报警后，标签设有LED指示灯和蜂鸣器，增加了提示报警效率，标签内设温湿度监测传感器，可以监测室内的温湿度，可以做成双频人员定位卡，双频卡可以精准人员定位范围，该产品具有超低功耗、电池可拆卸可充电，使用寿命长，平均成本低，免维护，并且对人体安全、健康，无电磁辐射污染，使用更安全等突出特点。卡式按键电子标签配合读写设备，能完成对人员的自动识别和合法身份的免打扰自动排查。卡式按键电子标签以其卓越的性能、可靠性和高性价比为客户提供了成功的解决方案。产品功能按键功能：紧急呼叫、讯号传输、开关振动侦测功能 LED指示与蜂鸣器内置温湿度传感器，可侦测室内温湿度温湿度超标提示报警产品参数识别距离： 0～ 200米识别速度： 200公里 / 小时识别方式：全向识别工作频段：双频2.4 GHz ～ 2.5GHz或13.56MHZ （双频可选配）温度监测范围：－40℃～125℃/ 湿度监测范围：5%RH—95%RH（无凝露）使用寿命：经多次、长时间测试，电池试用寿命为2年到4年，电池可更换位无码率：10-9 功耗标准：平均工作功率为微瓦级通讯速率：双向1024Kbit/s 通信机制：基于时分多址和码分多址同步通信机制安全性：加密计算与安全认证，防止链路侦测封装特性：PC工程塑料，抗高强度跌落与振动环境特性：工作温度－20℃～60℃ 工作湿度5～95％可靠性：防浸泡防冲击，满足工业环境要求尺寸： 84*54*7MM 安装方式：粘链或吊扣产品特征工作模式标签采用“主动方式“进行工作。发射频次如有需要可进行调整。标签内部采用高能扣式锂电池，容量可选。标准环境下，电池提供的能量可以保证标签连续工作2～4年。识别距离与识别速度该“主动式”定位电子标签可与公司的多款读写器配合工作，在具体应用中，信号强度和识别距离具有非常突出的特性。在良好的可视环境下，识别距离可以稳定的达到200米。当用户对最大识别距离的长短有不同要求或应用环境比较复杂时，可以选择使用不同信号强度的读写器，并可通过应用软件调节读写器的灵敏度来达到所需的识别距离。读写器能够同时稳定读取200张以上的有源电子标签，识别准确率99.999%；在极短的时间内可以确保全部识别不漏读。通讯安全有源电子标签与配套的读写器进行通讯时，使用特殊通讯协议，对设备的合法性进行校验，为防数据破解而研发了缜密的加密算法，确保通讯过程数据安全。可靠工作产品充分考虑了防雷、防水、防冲击等工业环境应用要求；生产过程严格依照ISO9001质量标准进行多环节质量检测，确保用户拿到的产品充分满足性能要求。应用领域工厂、医院、会议人员定位系统；监狱、精神病院等行业人员实时定位监管系统；监控区域、展区、游乐场所人员实时定位系统；重要会议和活动的特殊人员安全管理系统；电信、科研、军事、金融、体育、纺织、医疗等机构的资产监控与仓储管理等；贵重、涉密资产实时监控、定位管理、进出控制等。

rfid电子标签系统

rfid电子标签系统 RFID (Radio Frequency Identification)标签俗称电子标签，也称应答器(tag, transponder),它是是一种利用射频通信实现的非接触式自动识不技术(通称RFID技术)。RFID标签具有体积小、容量大、寿命长、可重复使用等特点，可支持快速读写、非可视识不、移动识不、多目标识不、定位及长期跟踪治理。最差不多的电子标签系统由三部分组成：标签(Tag):由耦合元件及芯片组成,每个标签具有唯独的电子编码,高容量电子标签有用户可写入的储备空间，附着在物体上标识目标对象；阅读器(Reader):读取(有时还能够写入)标签信息的軽，可设计为手持式或固定式；天线(Antenna)在标签和读取器间传递竝信号。数据储备：与传统形式的标签相比，容量更大(lbit—1024bit), 数据可随时更新，可读写。读写速度：与条码相比,无须直线对准扫描，读写速度更快，可多目标识不、运动识不。超高频标签的工作频率在860MHZ—960MHZ之间，可分为有源标签与无源标签两类。工作时，射频标签位于阅读器天线辐射场的远场区内，标签与阅读器之间的耦合方式为电磁耦合方式，阅读器天线辐射为无源标签提供射频能量，将无源标签唤醒，相应的射频识不系统阅读距离一样大于1米，典型情形为4米一一6米，最大可达10米以上。

电子标签的特性数据储备：与传统形式的标签相比，容量更大。（lbit—1024bit）,数据可随时更新，可读写读写速度：与条码相比,无须直线对准扫描，读写速度更快，可多目标识不、运动识不。使用方便：体积小，容易封装，能够嵌入产品内。安全：专用芯片、序列号惟一、专门难复制。耐用：无机械故障、寿命长、抗恶劣环境。 RFID射频识不是一种非接触式的口动识不技术,它通过射频信号自动识不目标对象并猎取相关数据，识不工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识不高速运动物体并可同时识不多个标签，操作快捷方便。 RFID技术的差不多工作原理并不复杂：标签进入磁场后,接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的业发送出储备在芯片中的产品信息（PassiveTag,无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（ActiveTag,有源标签或主动标签）；解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（射频识不）系统由两部分组成：读/写单元和电子收发器。阅读器通过天线发出电磁脉冲，收发器接收这些脉冲并发送己储备的信息到阅读器作为响应。实际上，这确实是对储备器的数据进行非接触读、写或删除处理。从技术上来讲，"智能标签”包含了包括具有RFID射频部分和一个超薄天线环路的RFID芯片的RFID电路，那个天线与一个塑赴薄片一

RFID电子标签参数指标

RFID电子标签技术规范要求 1型式要求 1)外形材料与安装要求天线及芯片采用PVC\ABS或固胶封装、安装方式可用强力胶或加铆钉. 2)尺寸要求标签尺寸：70*35 mm 3)初始化要求所交付的标签产品需要按照招标方要求提供初始数据的写入。 4)打印要求所交付的标签产品需要按照甲方要求提供打印服务，可打印公司Logo、文字、数字等，要求清晰、耐磨。 2物理性能要求 1)耐温湿度工作温度：－40℃~＋85℃ 存储温度：－45℃~＋105℃ 相对湿度：5%~95% 2)工业等级

IP68或以上. 3电气性能要求 1)抗金属要求标签适用于金属表面设备 2)工作频率 860MHz～960MHz。 3)擦写次数不小于10万次。 4)数据保持时间大于10年。 4数据格式要求 1)数据格式要求标签各区域的存储空间不小于2K; 存储内存空间可以设立不同存储块管理. Tag memory（标签内存）分为Reserved（保留），EPC（电子产品代码），TID（标签识别号）和User（用户）四个独立的存储区块（Bank）。 Reserved区：存储Kill Password（灭活口令）和Access Password（访问口令）。EPC区：存储EPC号码等。 TID区：存储标签识别号码，每个TID号码应该是唯一的。

User区：存储用户定义的数据。 5通信规约电子标签的通信规约符合《EPC? Radio-Frequency Identity ProtocolsClass-1 Generation-2 UHF RFIDProtocol for Communications at 860 MHz – 960 MHz 》（简称EPC GEN2）、和ISO180000-6C 通信标准。 6标签使用寿命或性能影响因素 1)强力的碰撞、弯曲、折断会使内部天线的结构造成破坏,影响标签读取性能; 2)阳光下暴晒,容易导致标签表面材料老化; 3)非金属表面贴金属标签，或者金属表面贴非金属标签，影响标签性能； 4)表面有水或湿度大，会吸引电磁波导致标签性能下降； 5)标签周围金属环境多的情况，产生信号反射，不能控制信号的方向，可能造成误读。

RFID电子标签基础知识介绍

RFID电子标签基础知识介绍了解RFID基础知识生产线作业管理 RFID生产线作业管理系统用于实时监控生产过程，增加整个生产线作业过程的可视化。通过RFID无线自动识别技术，可以及时设计、监控及记录整个生产线作业流程，减少人为失误和差错。工业级的RFID标签都有独立的唯一编码，可以在整个生产流程中埋入或附随在生产线作业的每个组件上，RFID自动识别方式可让系统自动监控每道工序是否正确作业，同时可以提高质量控制，并提供产品寿命周期内全面的可追溯性。仓库管理基于RFID的仓库管理系统是在现有仓库管理中引入RFID技术，对仓库到货检验、入库、出库、调拨、移库移位、库存盘点等各个作业环节的数据进行自动化的数据采集，保证仓库管理各个环节数据输入的速度和准确性，确保企业及时准确地掌握库存的真实数据，合理保持和控制企业库存。通过科学的编码，还可方便地对物品的批次、保质期等进行管理，确保先进先出等库存操作模式。利用系统的库位

管理功能，更可以及时掌握所有库存物资当前所在位置，有利于提高仓库管理的工作效率。产品质量追溯和维保管理基于RFID的产品质量追溯和维保管理系统，通过对企业生产和销售中的产品嵌入RFID标签，RFID标签中记录了产品的品名、型号、批次、维修保养记录以及其他详细资料，使得企业可以非常便捷地验证产品的真伪、追溯产品质量过程、准确地进行保养维修服务等。资产管理资产RFID管理系统是以实物管理为特点，以化繁为简为目的的实用管理系统。资产RFID管理系统针对固定资产管理中经常出现的实物与财务帐目不符的情况，运用RFID射频技术为企业解决了问题，使企业管理有条不紊，帐物相符。针对固定资产折旧计算繁琐的情况，运用平均折旧法，迅速完成固定资产的折旧计算工作，计算结果准确无误。运用高效的数据传输技术，独特的权限管理理念，使企业领导能坐在办公室里就能了解企业所有固定资产的全面情况。重要资产跟踪和监控

RFID技术简介

RFID技术 RFID技术，英文为Radio Frequency Identification，中文为无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。常用的有低频（125k~134.2K）、高频（13.56Mhz）、超高频(860-960Mhz)、微波(2.4-2.5Ghz)等射频技术。工作原理 RFID技术的基本工作原理其实很简单：标签进入磁场后，接收阅读器发出的射频信号，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（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者由标签主动发送某一频率的信号（Active Tag，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。一套完整的RFID系统，是由阅读器（Reader）与电子标签（TAG）及应用软件系统三个部份所组成，其工作原理是Reader发射一特定频率的无线电波能量给Tag，用以驱动Tag电路将内部的数据送出，此时Reader便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理。以RFID读卡器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成：感应耦合（Inductive Coupling) 及后向散射耦合（BackscatterCoupling）两种。一般低频的RFID 大都采用第一种式，而较高频大多采用第二种方式。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器和电子标签之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源电子标签提供能量和时序。在实际应用中，可进一步通过Ethernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。电子标签是RFID系统的信息载体，其大多是由耦合原件（线圈、微带天线等）和微芯片组成。产品分类 RFID技术中所衍生的产品大概有两大类：无源RFID产品、有源RFID产品。 1．无源RFID产品无源RFID产品发展最早，也是发展最成熟，市场应用最广的产品。比如，公交卡、食堂餐卡、宾馆门禁卡、二代身份证、停车卡等，这个在我们的日常生活中随处可见。其产品的主要工作频率有低频125KHZ、高频13.56MHZ、超高频915MHZ。 A.低频125KHZ 即俗称的ID卡的频段，读距一般要求在5-8CM。这个频段的应用范围相当广，如食堂餐卡、会员卡、门禁卡等。由于其成本低廉、应用简单等优势，在一些涉及RFID的应用系统软件中非常流行。另外，低频134Khz的注射式标签，在猫狗等动物管理应用中也非常普遍。 B.高频13.56MHZ 即俗称的IC卡的频段，读距一般要求在5-8CM。目前我们国家使用的二代身份证，

RFID的分类与基本组成部分

什么是RFID 主要包括产业化关键技术和应用关键技术两方面[1]，其中RFID产业化关键技术主要包括：标签芯片设计与制造：例如低成本、低功耗的RFID芯片设计与制造技术，适合标签芯片实现的新型存储技术，防冲突算法及电路实现技术，芯片安全技术，以及标签芯片与传感器的集成技术等。天线设计与制造：例如标签天线匹配技术，针对不同应用对象的RFID 标签天线结构优化技术，多标签天线优化分布技术，片上天线技术，读写器智能波束扫描天线阵技术，以及RFID标签天线设计仿真软件等。 RFID标签封装技术与装备：例如基于低温热压的封装工艺，精密机构设计优化，多物理量检测与控制，高速高精运动控制，装备故障自诊断与修复，以及在线检测技术等。 RFID标签集成：例如芯片与天线及所附着的特殊材料介质三者之间的匹配技术，标签加工过程中的一致性技术等。读写器设计：例如密集读写器技术，抗干扰技术，低成本小型化读写器集成技术，以及读写器安全认证技术等。 RFID应用关键技术主要包括： RFID应用体系架构：例如RFID应用系统中各种软硬件和数据的接口技术及服务技术等。

RFID系统集成与数据管理：例如RFID与无线通信、传感网络、信息安全、工业控制等的集成技术，RFID应用系统中间件技术，海量RFID信息资源的组织、存储、管理、交换、分发、数据处理和跨平台计算技术等。 RFID公共服务体系：提供支持RFID社会性应用的基础服务体系的认证、注册、编码管理、多编码体系映射、编码解析、检索与跟踪等技术与服务。 RFID检测技术与规范：例如面向不同行业应用的RFID标签及相关产品物理特性和性能一致性检测技术与规范，标签与读写器之间空中接口一致性检测技术与规范，以及系统解决方案综合性检测技术与规范等。什么是RFID技术？ RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过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。可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。 RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器（或阅读器）和很多应答器（或标签）组成。 RFID的分类 RFID按应用频率的不同分为低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）、微波（MW），相对应的代表性频率分别为：低频135KHz以下、高频13.56MHz、超高频860M~960MHz、微波2.4G，5.8G RFID按照能源的供给方式分为无源RFID，有源RFID，以及半有源RFID。无源RFID读写距离近，价格低；有源RFID可以提供更远的读写距离，但是

RFID电子标签

RFID电子标签（培训） ●标签的基本概念标签也被称为电子标签或智能标签，它是内存并带有天线的芯片，芯片中存储有能够识别目标的信息。 RFID标签具有持久性，信息接收传播穿透性强，存储信息容量大、种类多等特点。有些RFID 标签支持读写功能，目标物体的信息能随时被更新。 ●标签在RFID标准系统中的位置 ◆应用最广泛的EPC标准 1.物理层（整个系统的物理环境构造）标签（耦合元件（线圈、天线）、芯片（CMOS工艺、EEPROM技术））、天线、读写器、传感器、仪器、仪表等。 2.中间层（信息采集的中间件和应用程序接口） 3.网络层（系统内部及系统间的数据联系纽带） 4.应用层（EPC后端软件及企业应用系统） ●芯片的组成电源恢复电路将RFID标签天线所接收到的超高频信号通过整流、升压等方式转换为直流电压，为芯片工作提供能量。一般采用标准CMOS 工艺来实现肖特基势垒二极管，从而可以方便地采用多级Dickson（电荷泵）倍压电路结构来提高电源转换的性能。电源稳压电路在输入信号幅度较高时，电源稳压电路必须能保证输出的直流电源电压不超过芯片所能承受的最高电压；同时，在输入信号较小时，稳压电路所消耗的功率要尽量的小，以减小芯片的总功耗。解调电路出于减小芯片面积和功耗的考虑，目前大部分无源RFID 标签均采用了ASK 调制。对于标签芯片的ASK 解调电路，常用的解调方式是包络检波的方式。反向散射调制电路无源UHF RFID 标签一般采用反向散射的调制方法，即通过改变芯片输入阻抗来改变芯片与天线间的反射系数，从而达到调制的目的。一般设计天线阻抗与芯片输入阻抗使其在未调制时接近功率匹配，在调制时，使其反射系数增加。常用的反向散射方法是在天线的两个输入端间并联一个接有开关的电容，调制信号通过控制开关的开启，决定电容是否接入芯片输入端，从而改变了芯片的输入阻抗。启动信号产生电路在RFID标签中的作用是在电源恢复完成后，为数字电路的启动工作提供复位信号。

RFID射频识别电子标签基础知识汇总

RFID射频识别电子标签基础知识汇总 1、什么是RFID？ RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别。常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码，等等。一套完整RFID系统由Reader 与Transponder 两部份组成,其动作原理为由Reader 发射一特定频率之无限电波能量给Transponder,用以驱动Transponder电路将內部之ID Code 送出，此时Reader便接收此ID Code。 Transponder的特殊在于免用电池、免接触、免刷卡故不怕脏污，且晶片密码为世界唯一无法复制，安全性高、长寿命。 RFID的应用非常广泛，目前典型应用有动物晶片、汽车晶片防盜器、门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理。RFID标签有两种：有源标签和无源标签。 2、什么是RFID技术？ 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技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可在这样的环境中替代条码，例如用在工厂的流水线上跟踪物体。长距射频产品多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等。 RFID技术的应用 a. 在零售业中，条形码技术的运用使得数以万计的商品种类、价格、产地、批次、货架、库存、销售等各环节被管理得井然有序； b.采用车辆自动识别技术，使得路桥、停车场等收费场所避免了车辆排队通关现象，减少了时间浪费，从而极大地提高了交通运输效率及交通运输设施的通行能力； c.在自动化的生产流水线上，整个产品生产流程的各个环节均被置于严密的监控和管理之下； d.在粉尘、污染、寒冷、炎热等恶劣环境中，远距离射频识别技术的运用改善了卡车司机必须下车办理手续的不便； e.在公交车的运行管理中，自动识别系统准确地记录着车辆在沿线各站点的到发站时刻，为车辆调度及全程运行管理提供实时可靠的信息。 4、RFID技术将为企业物流和供应链管理带来什么好处？电子标签是一种提高识别效率和准确性的工具,该技术将完全替代条形码。以我们熟知的手机生产商诺基亚为例，诺基亚在芬兰率先测试RFID项目。它通过商用热能打印机在手机产品上贴上彩色编码标签，该打印机与客户出货流程系统相连，通过一个智能读码板将信息传递到安全网络服务器上。在物料采购流程中，诺基亚的包裹被卸在英国的仓库，通过一个读码器将信息自动传递给诺基亚分公司物料经理的手机中。在生产型企业，例如惠普着手发掘RFID在实际制造流程中对我们的帮助。RFID能确保他们在制造中使用正确的元器件。在该公司现有的系统下，惠普员工需要对生产线上的在制品进行扫描，然后再扫描元器件，以判断两者是否吻合。采用RFID标签后，通过验证元器件系列编码自动保证了选用元器件的正确性。惠普还积极参与智能和安全贸易通道活动，这是911以后为保证进入美国的货物集装箱安全性而创建的项目。该项目使用有源RFID技术，对进入港口的集装箱状态、地点和安全性提供实时的可见度。在企业分销中和零售业配送中，RFID从货物离开仓库的那一刻起就已经开始发挥作用。当整车货物离开分销中心时，系统对拖车上的货物进行扫描，这样，商店经理就可以跟踪来

有源RFID系统中电子标签的设计

港Ｅｌ装卸２００８年第２期（总第１７８期）有源ＲＦＩＤ系统中电子标签的设计武汉理工大学物流工程学院郑贤忠曹小华郑文立摘要：重点介绍基于通用低功耗ＭＳＰ４３０Ｆ２０ＸＸ系列单片机和ｎＲＦ２４ＸＸ系列低功耗射频芯片的有源电子标签的硬件设计、低功耗的实现以及防碰撞算法的解决思路。该有源电子标签适用于港口码头环境下的集装箱远程自动识别，也可用于车辆出入信息采集与控制以及不停车收费系统等有远距离识别与控制需求的系统。关键词：有源ＲＦＩＤ；防碰撞；低功耗；ｎＲＦ２４Ｌ０１ＤｅｓｉｇｎｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＴａｇｓｉｎＡｃｔｉｖｅＲＦＩＤＳｙｓｔｅｍｓＳｃｈｏｏｌｏｆＬｏｇｉｓｔｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＺｈｅｎｇＸｉａｎｚｈｏｎｇＣａｏＸｉａｏｈｕａＺｈｅｎｇｗｅｎｌｉＡｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｆｏｃｕｓｅｓｏｎｈａｒｄｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｆｏｒｔｈｅａｃｔｉｖｅｔａｇｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｌｏｗｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｅｄｓｉｎｇｌｅｃｈｉｐｏｆＭＳＰ４３０Ｆ２０ＸＸｓｅｒｉｅｓａｎｄｔｈｅｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｈｉｐｏｆｎＲＦ２４ＸＸｓｅｒｉｅｓ，ａｎｄｔｈｅｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｌｏｗｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｎｄｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆａｎｔｉ—ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ．Ｔｈｅｓｅｋｉｎｄｓｏｆａｃｔｉｖｅｔａｇｓｃａｎｂｅｕｓｅｄａｓａｕｔｏｍａｔｉｃｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｒｅｍｏｔｅｌｙｆｏｒｃｏｎｔａｉｎｅｒｓｉｎｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｆｔｈｅｔｅｒｍｉｎａｌｓ，ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｓｙｓｔｅｍｆｏｒｒｅｍｏｔｅｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｕｃｈａｓｉｎｔｈｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｏｌ—ｌｅｃｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｔｒａｎｓｉｔａｎｄｔｈｅｔｏｌｌｇａｔｅｉｎｔｈｅｃａｓｅｏｆｖｅｈｉｃｌｅｎｏｎ—ｓｔｏｐｐｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＡｃｔｉｖｅＲＦＩＤ；ａｎｔｉ—ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ；ｌｏｗｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ；ｎＲＦ２４Ｌ０１１硬件的设计射频识别（ＲＦＩＤ）是一种非接触式的自动识别技术，它可以通过射频信号自动识别目标并获取所需数据。有源ＲＦＩＤ系统根据其有源电子标签是否有接收有效信息功能可分为只读有源ＲＦＩＤ系统和可读写有源ＲＦＩＤ系统，本文设计的有源电子标签为只读型电子标签。只读有源ＲＦＩＤ系统如图１所示，阅读器不需要向电子标签供电，电子标签自带电池。有源电子标签又称为主动标签，当电子标签进入阅读器的工作范围后，电子标签主动地将存储的身份识别码（ＵＩＤ）以电磁波的形式传给阅读器。有源电子标签始终处于激活状态，在有效识别区域内和阅读器发射的射频微波相互作用，具有较远的识别距离。图１只读有源ＲＦＩＤ系统有源电子标签主要由控制电路、射频电路以及天线和电池组成。有源电子标签设计的难点在于低功耗和防碰撞算法的实现。由于有源电子标签需要内置电池给控制电路和射频电路供电，为了达到延２台空调同时出故障而影响岸桥正常作业的情况。这也正是为什么要保证有足够容量的备用空调的原因。３台空调轮换运行，可以使状态不佳的空调在运行过程中被及时发现并安排维修。以下是空调系统的管理和维护要点：（１）在电气房中的变频器发热量较大，空调始终处于制冷状态时，应当将屏柜内的空调加热器关闭。空调在制冷时同时除湿，在南方等湿度较大的梅雨季节，可以有效地控制电气房内的湿度，防止设备凝露。（２）空调的温度设定适当即可，不必低于２５℃。（３）空调室外机的安装位置需注意，岸桥上安装位置尽量考虑防止阳光的直射。岸桥处于海边或江边，长期风速较高，会经常出现因风力较大而导致室外机风扇堵转或反转。这些都是导致空调故障高发的原因，所以安装适当的遮阳板和挡风板是必要的。（４）定时安排保养紧固，定时清洗冷凝器、蒸发器、过滤网、换热器，擦除灰尘，防止散热器堵塞。因岸桥工作时振动和摇晃较大，故必须定期对空调接线和各类安装螺丝进行检查和紧固。屈人才：５１１４６２，广州市南沙经济开发区万倾沙龙穴岛收稿日期：２００７一ｌＯ—０５２７

RFID厂家提供的真实RFID电子标签案例分析

RFID厂家提供的真实RFID电子标签案例分析作为RFID标签家族的一员超高频电子标签又有着什么样的个性呢？下面我们一起走进超高频电子标签的精彩世界。超高频RFID电子标签构成超高频RFID电子标签优点可以识别高速运动物体，也可以同时识读多个对象，具有以下优点：穿透性较强，抗恶劣环境。安全性、保密性强。可重复使用，数据的记忆容量大。超高频RFID电子标签标准协议目前国内常见的超高频RFID空口协议有国际标准、国家标准、行业标准、企业标准等最为流行的标准为6C和6D标准，即ISO/IEC 18000-6C（63）、ISO/IEC18000-6D （64），另外还有我国在2014年5月正式实施的中国国家标准GB/T 29768-2013 超高频RFID电子标签频段全球的对超高频电子标签频段定义覆盖不尽相同，例如：中国的频段840~844MHz和920~924MHz 欧盟频段865MHz~868MHz

日本频段952MHz~954MHz之间。香港、泰国、新加坡920MHz~925MHz 美国、加拿大、波多黎各、墨西哥、南美的频段为902MHz~928MHz 超高频电子标签的应用超高频RFID市场应用场景相当广阔，具有能一次性读取多个标签、识别距离远、传送数据速度快，可靠性和寿命高、耐受户外恶劣环境等优点。可用于资产管理、生产线管理、供应链管理、仓储、各类物品防伪溯源(如烟草、酒类、医药等)、零售、车辆管理等等。 1典型应用:车辆管理，汽车挡风玻璃防拆标签通过安装在车辆挡风玻璃上的车载电子标签与在收费站ETC 车道上的射频天线之间的专用短程通讯，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过路桥收费站不需停车而能交纳路桥费的目的。 2典型应用:电子标识，陶瓷电子标签电子车牌是物联网技术的细分、延伸及提高的一种应用。在机动车辆上装有一枚电子车牌标签，将该RFID电子标签作为车辆信息的载体，并在通过装有经授权的射频识别读写器的路段时，对该机动车电子标签上的数据进行采集或写入，实现所有车辆数字化管理的一种先进技术。 3典型应用：产品防伪溯源，易碎防转移标签通过RFID技术在企业产品生产等各环节的应用，实现防伪、溯源、流通和市场的管控，保护企业品牌和知识产权，维护消费者的合法权益。 4典型应用:仓储物流托盘管理，ABS标签现有仓库管理中引入RFID 技术，对仓库到货检验、入库、出库、调拨、移库移位、库存盘点等各个作业环节的数据进行自动化的数据采集，保证仓库管理各个环节数据输入的速度和准确性，确保企业及时准确地掌握库存的真实数据，合理保持和控制企业库存。 5典型应用:洗涤行业，硅胶标签洗衣标签耐高温，耐揉搓，主要用于洗衣行业的追踪，查收衣物洗涤情况等。该标签采用硅胶封装技术，可以缝、热烫或悬挂在毛巾、服装上，用于对毛巾、服装类产品进行清点管理。

RFID智能电子标签的特点和优势

物联网知识 RFID产品种类不断丰富，有源电子标签、无源电子标签及半无源电子标签均得到发展，电子标签成本不断降低，规模应用迅速扩大。相对于其他自动识别技术产品，RFID具有以下几方面的优点： 1.数据存储量大：其他自动识别技术品种中，数据容量最大的二维条形码，最多也只能存储2725个数字j若包含字母，存储量则会更少。而RFID标签存储容量是2的94次方以上(近万字)，它彻底抛弃了条形码的种种限制，使世界上的每一种物体都不同。拥有独一无二的标识符。 2.读写速度快：采用非接触方式，无方向性要求，标签一进入磁场，解读器就可以即时读取其中的信息，通常在几毫秒就完成一次读写。采用的防冲撞机制，使之可同时处理多个标签，实现批量识别，最多同时识别可达每秒so个，并能在运动中进行识别。 3.数据安全性高： RFID是按照国际统一的电子产品代码的编码制在出厂前就固化在芯片中的、不重复4o位的唯一识别内码，不可复制和更改。该技术很难被仿冒、侵入，使用国产芯片更安全。 4.物理性能优越：可以储存永久性数据和非永久性数据。在可重写存储器内的信息更改自如。数据可动态更新，反复使用(擦写1O万次，读无限)，使用寿命长(10年或读写10万次)，耐高低温，能适应各种工作环境和工作条件，尤其适用于油污、粉尘、放射等恶劣环境。 5.读写方便：数据的读取无需光源，甚至可以透过外包装来进行，无源远距离读写.读写距离最远可达1.5m。采用自带电池的主动标签时，有效识别距离可达到30m以上。 6.防冲突：电子标签中有快速防冲突机制，能防止卡片之间出现数据干扰。因此阅读器可以“同时”处理多张非接触式射频卡，一次可处理200个以上，不需要光源，甚至可以透过外部材料读取数据。纺织、印染、服装业企业通过RFID实现供应链管理的协同和透明化、可视化，使用电子标签实现仓库管理自动化。当今的CMOS图像转换技术不仅服务于“传统的”工业图像处理，而且还凭借其卓越的性能和灵活性而被日益广泛的新颖消费应用所接纳。此外，它还能确保汽车驾驶时的高安全性和舒适性。最初，CMOS图像传感器被应用于工业图像处理；在那些旨在提高生产率、质量和生产工艺经济性的全新自动化解决方案中，它至今仍然是至关重要的一环。据市场研究IMS Research的预测，在未来的几年中，欧洲工业图像处理市场的年成长率将达到6%，其中，在相机中集成了软件功能的智能型解决方案的市场份额将不断扩大。在德国，据其全国工具机供应商协会VDMA提供的数据，2004年的图像处理市场增长率达到了14%。市场调研In-Stat/MDR亦指出，单就图像传感器的次级市场而言，其年成长率将高达30%以上，而且这种情况将持续到2008年。最为重要的是：CMOS传感器的成长速度将达到CCD传感器的七倍，照相手机和数码相机的迅速普及是这种需求的主要推动因素。显然，人们如此看好CMOS图像转换器的成长前景是基于这样一个事实，即：与垄断该领域长达30多年的CCD技术相比，它能够更好地满足用户对各种应用中新型图像传感器不断提升的品质要求，如更加灵活的图像捕获、更高的灵敏度、更宽的动态范围、更高的分辨率、更低的功耗以及更加优良的系统集成等。此外，CMOS图像转换器还造就了一些迄今为止尚不能以经济的方式来实现的新颖应用。另外，还有一些有利于CMOS传感器的“软”标准在起作用，包括：应用支持、抗辐射性、快门类型、开窗口和光谱覆盖率等。不过，这种区别稍带几分任意性，因为这些标准的重要程度将由于应用的不同(消费、工业或汽车)而发生变化。细节表现中所面临的难题就像我们从模拟摄影所获知的那样，拍摄一幅完整场景的照片是一件相当普通的事情，照相手机同样如此。但是，对于工业或汽车应用来说，情况就大不一样了：有些场合并不需要很高的全帧数据速率。比如，在监控摄像机中，只要能够发现一幅场景中出现的变化（因为这种变化可能预示着某种可疑情况），那么分辨率低一点也是完全可以接受的。在此基础之上才需要借助全分辨率来采集更多的细节信息。跟着发生的动作将只在摄像机视场的某一部分当中进行