RFID技术原理及其射频天线设计.
第 44卷增刊厦门大学学报 (自然科学版
Vol. 44 Sup.
2005年 6月
Journal of Xiamen University (Nat ural Science
J un. 2005
RFID 技术原理及其射频天线设计
收稿日期 :2005203210
基金项目 :国家人事部留学人员创业基金 , 福建省自然科学基金计
划资助项目 (A0410007
作者简介 :陈华君 (1977- , 男 , 博士研究生 . 3通讯作者 :dhguo@https://www.360docs.net/doc/8b9760494.html,. cn
陈华君 1, 林凡 2, 郭东辉 1,2,33, 吴孙桃 2
(1. 厦门大学物理学系 , 2. 厦门大学 M EMS 中心 , 3. 厦门大学电子工程系 , 福建厦门 361005
摘要 :首先简要介绍 RFID 技术的基本工作原理 , 说明射频天线是 RFID 系统设计的技术关键 , 然后介绍了几种基本的
RFID 射频天线及其工作原理 ,
并针对普遍使用的偶极子天线在 RFID 系统中方向性上的不足提出改进 , 最后 , 给出一个具
有全向收发功能的 RFID 天线设计 . 通过设计仿真工具模拟仿真 , 并进行实际
样品测试 , 获得较满意的设计结果 .
关键词 :RFID ; 射频天线 ; 电子标签
中图分类号 :TN 820. 12; TN 821. 4文献标识码 :A 文章编号 :043820479(2005 Sup 20312204自 1970年第一张 IC 卡问世起 , IC 卡成为当时微电子技术市场增长最快的产品之一 , 到 1996年全世界发售 IC 卡就有 7亿
多张 [1]. 但是 , 这种以接触式使用的 IC 卡有其自身不可避免的缺点 , 即接触点对
腐蚀和污染缺乏抵抗能力 , 大大降低了 IC 卡的使用寿命和使用范围 . 近年来人们开始开发应用非接触式 IC 卡来逐步替代接触式 IC 卡 , 其中射频识别 (RFID ,radio f re 2quency identification 卡就是一种典型的非接触式 IC 卡 , IC 卡之间数据交换的 ,
显示出比一般接触式 IC 卡使用更便利的优点 , 已被广泛应用于制作电子标签或身份识别卡 . 然而 ,RFID 在不同的应用环境中需要采用不同天线通讯技术来实现数
据交换的 . 这里我们将首先通过介绍 RFID 应用系统的基本工作原理来具体说明射频天线的设计是 RFID 不同应用系统的关键 , 然后分别介绍几种典型的 RFID 天线及其设计原理 , 最后介绍利用 HFSS 工具来设计了一种全向的 RFID 天线 .
1 RFID 技术原理
通常情况下 , RFID 的应用系统主要由读写器和 RFID 卡两部分组成的 , 如图 1所示 . 其中 , 读写器一般作为计算机终端 , 用来实现对 RFID 卡的数据读写和存储 , 它是由控制单元、高频通讯模块和天线组成 . 而 RFID 卡则是一种无源的应答器 , 主要是由一块集成电路 (IC 芯片及其外接天线组成 , 其中 RFID 芯片
通常集成有射频前端、逻辑控制、存储器等电路 [2], 有的甚至将天线一起
集成在同一芯片上 [3].
RFID 应用系统的基本工作原理是 RFID 卡进入读写器的射频场后 , 由其天线
获得的感应电流经升压电路作为芯片的电源 , 同时将带信息的感应电流通过射频
前端电路检得数字信号送入逻辑控制电路进行信息处理 ; 所需回复的信息则从存
储器中获取经由逻辑控制电路送回射频前端电路 , 最后通过天线发回给读写器 . 可见 ,RFID 卡与读写器实现数据通讯过程中起关键的作用是天线 . 一方面 , 中获得足够的能量 ; 另一方面 , 天线决定了卡与读写器之间的通讯信道和通讯方式 .
目前 RFID 已经得到了广泛应用 , 且有国际标准 :ISO10536,ISO14443,
ISO15693, ISO18000等几种 . 这
些标准除规定了通讯数据帧协议外 , 还着重对工作距离、频率、耦合方式等与天线物理特性相关的技术规格进行了规范 . RFID 应用系统的标准制定决定了RFID 天线的选择 , 下面将分别介绍已广泛应用的各种类型的 RFID 天线及其性能 .
图 1射频识别系统原理图 Fig. 1 Structure of RFID system
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图 2应答器等效电路图
Fig. 2 Equivalent circuit diagram of responder
2 RFID 天线类型
RFID 主要有线圈型、微带贴片型
、偶极子型 3种
基本形式的天线 . 其中 , 小于 1m RFID 天线一般采用工艺简单、成本低的线圈型天线 ,
它们主要工作在中低频段 . 而 1m 以上远距离的应用系统需要采用微带贴片型或偶极子型的 RFID 天线 , . 这几种类型天线的工作
原理是不相同的 .
2. 1线圈天线
当 RFID 的线圈天线进入读写器产生的交变磁场
中 ,RFID 天线与读写器天线之间的相互作用就类似于变压器 , 两者的线圈相
当于变压器的初级线圈和次级线圈 . 由 RFID 的线圈天线形成的谐振回路如图 2所示 , 它包括 RFID 天线的线圈电感 L 、寄生电容 C p 和并联电容C 2′ , :f =
2π? C
, (式中
C 为 C p 和C 2′ 的并联等效电容 . RFI
D 应用系统就是
通过这一频率载波实现双向数据通讯的。常用的 ID 21型非接触式 IC 卡的外观为一小型的塑料卡 (85. 72mm ×54. 03mm ×0. 76mm , 天线线圈谐振工作频率通常为 13. 56M Hz. 目前已研发出面积最小为 0. 4mm ×0. 4mm 线圈天线 [3]的短距离RFID 应用系统 .
某些应用要求 RFID 天线线圈外形很小 , 且需一定的工作距离 , 如用于动物识别的 RFID. 线圈外形即
面积小的话 , RFID 与读写器间的天线线圈互感量 M 就明显不能满足实际使用 . 通常在 RFID 的天线线圈内部插入具有高导磁率μ的铁氧体材料 , 以增大互感量 , 从而补偿线圈横截面减小的问题 .
2. 2微带贴片天线
微带贴片天线是由贴在带有金属地板的介质基片上的辐射贴片导体所构成的[4], 如图 3所示 . 根据天线辐射特性的需要 , 可以设计贴片导体为各种形状 . 通常贴片天线的辐射导体与金属地板距离为几十分之一波长 , 假设辐射电场沿导体的横向与纵向两个方向没有变化 , 仅沿约为半波长(λg/2 的导体长度方向变化 . 则微带贴片天线的辐射基本上是由贴片导体开路边沿的
图 3微带天线
Fig. 3 Microstrip antenna
边缘场引起的 , 辐射方向基本确定 , 因此 , 一般适用于
通讯方向变化不大的 RFID 应用系统中 . 为了提高天线的性能并考虑其通讯方向性问题 , 人们还提出了各种不同的微带缝隙天线 , 如文献 [5,6]设计了一种工作在 24GHz 的单缝隙天线和 5. 9GHz 的双缝隙天线 , 其辐射波为线极化波 ; [7,8]开发了一种圆极化缝隙耦合贴片天线 , 它是可以采用左旋圆极化和右旋圆‘ 1’ 和‘ 0’ 进行编码 .
图 4偶极子天线
(a 偶极子天线 ; (b 折合振子天线 ; (c 变形偶极子天线
Fig. 4 Dipole antenna
2. 3RFID 应用系统中 , 最常用的是偶极子天线 (又称对称振子天线 [9]. 偶极子天线及其演化形式如图 4所示 , 其中偶极子天线由两段同样粗细和等长的直导线排成一条直线构成 , 信号从中间的两个端点馈入 , 在偶极子的两臂上将产生一定的电流分布 , 这种电流分布就在天线周围空间激发起电磁场 . 利用麦克斯韦方程就可以求出其辐射场方程 :
E θ=∫ l -l d E θ=∫ l -l
r
sin θcos (αz co s θ d z 式中 I z 为沿振子臂分布的电流, α为相位常数 , r 是振
子中点到观察点的距离, θ为振子轴到 r 的夹角 ,l 为单个振子臂的长度 . 同样 , 也可以得到天线的输入阻抗、输入回波损耗 S 11、阻抗带宽和天线增益等等特性参数 [9].
当单个振子臂的长度l =λ/4时 (半波振子 , 输入阻抗的电抗分量为零 , 天线输入阻抗可视为一个纯电阻 . 在忽略天线粗细的横向影响下 , 简单的偶极子天线设计可以取振子的长度 l 为λ/4的整数倍 , 如工作频
?
313?增刊陈华君等 :RFID技术原理及其射频天线设计
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(a (b 图 5偶极子天线
(a 回波损耗 S 11; (b 辐射方向图
Fig. 5 Dipole antenna 率为 2. 45GHz 的半波偶极子天线 , 其长度约为 6cm. 当要求偶极子天线有较大的输入阻抗时 , 可采用图 42b 的折合振子 .
3 RFID 射频天线的设计
从 RFID 技术原理和 RFID 天线类型介绍上看 , RFID 具体应用的关键在于RFID 天线的特点和性能 .
目前线圈型天线的实现技术很成熟 , 虽然都已广泛地应用在如身份识别、货物标签等 RFID 应用系统中 , 但是对于那些要求频率高、信息量大、工作距离和方向不确定的 RFID 应用场合 , 采用线圈型天线则难以设计实现相应的性能指标 .
同样 , 如果采用微带贴片天线的话 , 由于实现工艺较复杂 , 成本较高 , 一时还无法被低成本的 RFID 应用系统所选择 .
能力较强
、制造简单和成本低等优点 , 用于全方向通讯的 RFID 应用系统 , 因此 , 下面我们来 45(国际工业医疗研究自由频段 RFID 偶极子天线 .
42a 所示 . 天线采用铜材料 (电导率 :5.8e7s/m , 磁导率 :1 , 位于充满空气的立方体中心 . 在立方体外表面设定辐射吸收边界 . 输入信号由天线中心处馈入 , 也就是 RFID 芯片的所在位置 . 对于 2. 45GHz 的工作频率其半波长度约为 61mm , 设偶极子天线臂宽 w 为 1mm , 且无限薄 , 由于天线臂宽的影响 , 要求实际的半波偶极子天线长度为 57mm. 在 Ansoft HFSS 工具平台上 , 采用有限元算
法 [10]对该天线进行仿真 , 获得的输入回波损耗 S 11分布图如图 52a 所示 , 辐射场 E 面 (即最大辐射方向和电场矢量所在的平面方向图如图 52b 所示 . 天线输入阻抗约为72Ω, 电压驻波比 (VSWR 小于 2. 0时的阻抗带宽为 14. 3%, 天线增益为 1.
8.
从图 52b 可以看到在天线轴方向上 , 天线几乎无辐射 . 如果此时读写器处于该方向上 , 应答器将不会做
(a (b 图 6变形偶极子天线
(a 回波损耗 S 11; (b 辐射方向图
Fig. 6 Changed dipole antenna
出任何反应 . 为了获得全方位辐射的天线以克服该缺
点 , 可以对天线做适当的变形 , 如在将偶极子天线臂末端垂直方向上延长λ/4
成图 42c 所示 . 这样天线总长度修改为 (57. 0mm +2×28. 5mm , 天线臂宽仍然为
1mm. 天线臂延长λ/4后 , 整个天线谐振于 1个波长 , 而非原来的半个波长 . 这就使得天线的输入阻抗大大地增加 , 仿真计算结果约为2k Ω. 其输入回波损耗 S 11如图62a 所示 . 图 62b 为 E 面 (天线平面上的辐射场方向图 , 其中实线为仿真结果 , 黑
点为实际样品测量数据 , 两者结果较为吻合说明了该设计是正确的 . 从图 62b 可以看到在原来弱辐射的方向上得到了很大的改
善 , 其辐射已经近似为全方向的了 . 电压驻波比 (VSWR 小于 2. 0时
的阻抗带宽为 12. 2%, 增益为 1. 4, 对于大部分 RFID 应用系统 , 该偶极子天线可以
满足要求 .
4结束语
总之 ,RFID 的实际应用关键在于天线设计上 , 特别是对于具有非常大市场容
量的商品标签来说 , 要求 RFID 能够实现全方向的无线数据通讯 , 且还要价格低廉、体积小 . 因此 , 我们所设计的上述这种全向型偶极子天线的结构简单、易于
批量加工制造 , 是可以满足实际需要的 . 通过对设计出来实际样品的进行参数测
试 , 测试结果与我们的设计预期结果是一致 .
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413?厦门大学学报 (自然科学版
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Principle of RF Antenna and Design for RFID
C H EN Hua 2jun 1,L IN Fan 2, GUO Dong 2hui 1,2,33,WU Sun 2tao 2
(1. Dept. of Phys. ,Xiamen University , 2. Dept. of M EMS Center ,Xiamen University ,
3. Dept. of Electr. Eng. ,Xiamen University ,Xiamen 361005,China
Abstract :
Antenna is the key part of the RFID (Radio Frequency IDentification system. This paper introduces the principle of
RFID system and its antennae ,and designs an omni antenna for RFID system to improve the shortage of radiation pattern of tradition 2al dipole antenna used in RFID system. The results of both simulation and measurement are identical.
K ey w ords :
RFID ;RF Antenna ;electronic tag
?
513?增刊陈华君等 :RFID技术原理及其射频天线设计
射频识别系统组成与工作原理
射频识别系统组成与工作原理 1射频识别技术的简介 1.1射频识别系统的分类 2射频识别系统组成 2.1标签的组成 22阅读器的组成 3射频识别系统工作原理 3.1耦合方式 3.2通信流程 3.3标签到阅读器的数据传输方法 1射频识别技术的简介 射频识别技术(Radio Frequency Identification , RFID)，射频识别技术 是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过 所传递的信息达到识别目的的技术。基本的RFID系统至少包含阅读器(Reader)和标签(Tag)。RFID标签由芯片与天线组成，每个标签具有唯一的 电子编码。标签附着在物体上以标识目标对象。RFID阅读器的主要任务是 控制射频模块向标签发射读取信号，并接受标签的应答，对标签的识别信息进行处理。 由于RFID技术巨大的应用前景，许多企业争先研发。目前，RFID己成为IT业界的热点。各大软硬件厂商，包括IBM、Motorola、Philips、TI、Oarclel、Sun、BEA、SAP在内的各家企业都对RFID技术及其应用表现出浓厚的兴趣，相继投入大量的研发经费，推出各自的软件和硬件产品机系统应用解决方案。在应用领域，以Wal-mart、UPS、Gielltte等为代表的大批企业己经开始准备采用RFID 技术对实际系统进行改造，以提高企业的工作效率并为客户提供各种增值业务。 1.1射频识别系统的分类 RFID系统按照不同的原则有多种分类方法。依其采用的频率不同可分为低频系统、中频系统和高频系统三大类；根据标签内是否装有电池为标签通信提供能量，又可将其分为有源系统和无源系统两大类；从标签内保存的信息注入的方 式可为分集成电路固化式、现场有线改写式和现场无线改写式三大类；根据读取 电子标签数据的技术实现手段，可将其分为广播发射式、倍频式和反射调制式三大类。另外还可依据标签的材质、系统工作距离和阅读器的工作状态等方面对RFID系统进行分类。以下是各主要分类方法的简单描述： 低频系统，一般是指工作频率在100-500kHz 之间的系统。典型的工作频率有：
RFID系统工作原理及其结构
RFID 系统工作原理及其结构 一套完整的RFID系统，是由阅读器(Reader)与电子标签(TAG)也就是所谓的应答器(Transponder) 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Transponder，用以驱动Transponder 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。 图系统的基本组成 以RFID 卡片阅读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 应偶合(Inductive Coupling) 及后向散射偶合(Backscatter Coupling) 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。 图卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式 阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是RFID系统信息控制和处 理中心。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。阅读器和应答器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应答器提供能量和时序。在实际应用中，可进一步通过Ethernet或WLAt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。应答器是RFID系统的信息载体，目前应答器大多是由耦合原件 (线 圈、微带天线等)和微芯片组成无源单元。 应答器通常包含： a.天线：用来接收由阅读器送过来的信号，并把所要求的数据送回给阅读器。 /DC电路:把由卡片阅读器送过来的射频讯号转换成DC电源，并经大电容储存能量，再经 稳压电路以提供稳定的电源。 c.解调电路: 把载波去除以取出真正的调制信号。 d.逻辑控制电路:译码阅读器所送过来的信号，并依其要求回送数据给阅读器。 e.内存: 做为系统运作及存放识别数据的位置。 f.调制电路: 逻辑控制电路所送出的数据经调制电路后加载到天线送给阅读器。 图3. 标签结构 阅读器通常包含： a.天线:用来发送无线信号给Tag,并把由Tag响应回来的数据接收回来. b.系统频率产生器: 产生系统的工作频率. c.相位锁位回路(PLL): 产生射频所需的载波信号 d.调制电路：把要送给Tag的信号加载到载波并送给射频电路送出? e.微处理器：产生要送给Tag信号给调制电路，同时译码Tag回送的信号，并把所得的数据回传给应用程序，若是加密的系统还必需做加解密操作. f.存储器: 存储用户程序和数据 g.解调电路: 解调tag 送过来的微弱信号，再送给微处理器处理. h.外设接口: 用来和计算机联机
RFID技术的工作原理
RFID技术的工作原理 RFID技术的基本原理是利用射频信号或空间耦合(电感或电磁耦合)的传输特性，实现对物体或商品的自动识别。 数据存储在电子数据载体(称电子标签或标签)之中，电子标签的能量供应以及电子标签与读写器之间的数据交换不是通过电流的触点接通而是通过无线电电磁场。射频识别是无线电频率识别的简称，即通过无线电波进行识别。 RFID技术的工作原理： 电子标签tag进入读写器产生的磁场后，读写器发出射频信号; 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（无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（有源标签或主动标签）; 读写器读取信息并解码后，通过主机与数据库系统相连进行处理。数据库系统由本地网络和全球互联网组成，是实
现信息管理和信息流通的功能模块。数据库系统可以在全球互联网上，通过管理软件或系统来实现全球性质的“实物互联”。 1）RFID系统的工作流程 读写器通过发射天线发送一定频率的射频信号，形成读写器的一个有效识别范围；当附着有射频标签的目标对象进入读写器的电磁信号辐射区域时会产生感应电流；借助感应电流或自身电源提供的能量，射频标签被激活将自身编码等信息通过内置天线发送出去；读写器天线接收来自射频标签的载波信号，经天线调节器传送到读写器的控制单元进行解调和解码后，送到应用系统进行相关处理；应用系统根据逻辑运算判断该射频标签的合法性，并针对不同的应用做出相应的处理和控制，发出指令信号并执行相应的应用操作。 2）RFID系统中的三种事件类型 在RFID系统中，始终以能量作为基础，通过一定的时序方式来实现数据交换。在RFID系统工作的信道中存在3种事件模型： 以能量提供为基础的事件模型
RFID工作原理
RFID工作原理 RFID又称为电子标签、远距离射频卡、远距离IC卡、射频标签、应答器、数据载体；RFID读写器又称为电子标签读写器、远距离读卡器、读出装臵、扫描器、通讯器、读写器(取决于电子标签RFID是否可以无线改写数据)。电子标签与读写器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合、在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递、数据的交换。基于RFID系统的特性，其在集装箱自动识别、家校通、动物跟踪和追踪领域、不停车收费、车辆出入管理、无线巡检领域中正日益得到广泛重视和大面积推广应用。发生在读写器和电子标签RFID之间的射频信号的耦合类型有两种。(1)电感耦合。变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定律。(2)电磁反向散射耦合：雷达原理模型，发射出去的电磁波，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。电感耦合方式一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率有：125kHz、225kHz和13．56MHz。识别作用距离小于1m，典型作用距离为10～20cra。电磁反向散射耦合方式一般适合于高频、微波工作的远距离射频识别系统。典型的工作频率有：433MHz，915MHz，2．45GHz，5．8GHz。识别作用距离大于1m，典型作用距离为3—l0m。(RFID)标签和读写器的通信在RFID系统中，RFID标签和读写器之间采用无线通信方式传递信息。其基本的通信方式有两种，第一种基于电磁
耦合或者电感耦合，第二种基于电磁波的传播。图3示意画出了这两种不同的耦合方式。RFID标签与读写器之间的耦合通过天线完成，这里的天线通常可以理解为电波传播的天线，有时也指电感耦合的天线。数据在读写器和标签之间用无线方式传递，噪声、干扰以及失真与数据本身一样传递。与其他通信系统相似，技术上必须保证数据被正确传递和恢复。数据通信领域，数据传递有同步和异步之分，在RFID系统中，码流结构也要适应信道特性的要求，码流结构化过程称为信道编码。对于RFID系统，信道编码必须对用户透明，现在有各种不同的信道编码方法，其特点也不尽相同。为了通过空间有效传递数据，要求将数据调制在载波上，这一过程称为调制。常用的调制方法有ASK、FSK 和PSK。 射频标签读写设备是射频识别系统的两个重要组成部分（标签与读写器）之一。射频标签读写设备根据具体实现功能的特点也有一些其他较为流行的别称，如：阅读器（Reader），查询器（Interrogator），通信器（Communicator），扫描器（Scanner），读写器（Reader and Writer），编程器（Programmer），读出装臵（Reading Device），便携式读出器（Portable Readout Device），AEI设备（ Automatic Equipment Identification Device）等。
rfid工作原理讲解
Rfid 基本原理讲解草稿 主要内容： 1 rfid简单系统框架 2 物理原理简单介绍 3 以PHILPS公司芯片为例讲解一个简单RFID 系统 a mf1 ic s50 卡 b mf r c 500 读写器。
1 rfid简单系统框架 理解： energy：感应电动势产生门槛电压，使ic s50 芯片工作。工作过程符合国际标准 （当今世界上非接触式IC智能射频卡（内建MCU，ASIC等）中的主流主要为PHILIPS公司的MIFARE技术，已经被制定为国际标准：ISO/IEC 14443 TYPE A标准） data：调制解调的双向过程。
2物理原理简单介绍 非接触性射频卡。 电磁感应。 法拉第电磁感应定律：感应电动势U ＝－k* d(磁通量)/d(t),k 比例系数。 数据的传输：（一是控制数据，即工作通讯协议数据二实际信息数据）工作频率，感应电动势正旋信号，调制解调，提供数据 调制： 工作信号1＋数据信号2＝合成信号―――》电磁信号发送 解调： ―――》数据信号2 卡的工作频率＝发送信号的频率
3 以PHILPS 公司芯片为例讲解 一个简单RFID 系统 ： mf1 ic s50 卡 如图所示为MIFARE 1 S50非接触式IC 智能射频卡的功能组成图。 的无线电调制频率接收，一方面送调制/解调模块，另一方面进行波形转换，将正弦波转换为方波，然后对其整流滤波，由电压调节模块对电压进行进一步的处理，包括稳压等，最 终输出供给卡片上的各电路。 POR 模块主要是对卡片上的各个电路进行POWER-ON-RESET （上电复位），使各电路同步启动工作。 （二）。 在数字电路部分模块中： 1． ATR 模块：Answer to Request(“请求之应答“) 2．AntiCollision 模块：防止（卡片）重叠功能 3． Select Application 模块：主要用于卡片的选择。 4． Authentication & Access Control 模块： 认证及存取控制模块 三遍认证： 如图所示为三遍认证的令牌原理框图。 （A ）RB (E) （B ）TOKEN AB (C) (D)TOKEN BA 5． Control & Arithmetic Unit 控制及算术运算单元： 6． RAM/ROM 单元： 非接触式卡片读写器 Mifare 1 卡片
无源RFID标签结构组成以及工作原理
无源RFID标签结构组成以及工作原理 2007-11-6网友评论0条点击进入论坛 无源RFID标签本身不带电池，依靠读卡器发送的电磁能量工作。由于它结构简单、经济实用，因而获得广泛的应用。无源RFID标签由RFID IC、谐振电容C和天线L组成，天线与电容组成谐振回路，调谐在读卡器的载波频率，以获得最佳性能。 生产厂商大多遵循国际电信联盟的规范，RFID使用的频率有6种，分别为135KHz、13.56MHz、43.3-92MHz、860-930MHz（即UHF）、2.45GHz以及5.8GHz。无源RFID主要使用前二种频率。 RFID标签结构 RFID标签天线有两种天线形式：（1）线绕电感天线；（2）在介质基板上压印或印刷刻腐的盘旋状天线。天线形式由载波频率、标签封装形式、性能和组装成本等因素决定。例如，频率小于400KHz时需要mH级电感量，这类天线只能用线绕电感制作；频率在4~30MHz 时，仅需几个礖，几圈线绕电感就可以，或使用介质基板上的刻腐天线。 选择天线后，下一步就是如何将硅IC贴接在天线上。IC贴接也有两种基本方法：（1）使用板上芯片（COB）；（2）裸芯片直接贴接在天线上。前者常用于线绕天线；而后者用于刻腐天线。CIB是将谐振电容和RFID IC一起封装在同一个管壳中，天线则用烙铁或熔焊工艺连接在COB的2个外接端了上。由于大多数COB用于ISO卡，一种符合ISO标准厚度（0.76）规格的卡，因此COB的典型厚度约为0.4mm。两种常见的COB封装形式是IST采用的IOA2（MOA2）和美国HEI公司采用的WorldⅡ。 裸芯片直接贴接减少了中间步骤，广泛地用于低成本和大批量应用。直接贴接也有两种方法可供选择，（1）引线焊接；（2）倒装工艺。采用倒装工艺时，芯片焊盘上需制作专门的焊球，材料是金的，高度约25祄，然后将焊球倒装在天线的印制走线上。引线焊接工艺较简单，裸芯片直接用引线焊接在天线上，焊接区再用黑色环氧树脂密封。对小批量生产，这种工艺的成本较低；而对于大批量生产，最好采有倒装工艺。 基本工作原理 无线RFID标签的性能受标签大小，调制形式、电路Q值、器件功耗以及调制深度的极大影响。下面简要地介绍它的工作原理。
RFID原理与应用 许毅陈建军 知识点总结
《RFID原理与应用》-许毅陈建军-知识点总结 RFID原理和应用课程复习提纲第一章1、什么是RFID?无线射频识别作为一种通信技术，可通过无线电讯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，微波等技术。 2、RFID技术特点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 3、RFID系统的组成RFID系统主要由阅读器、电子标签、RFID中间件和应用系统软件4部分构成。 4、阅读器的构成以及各部分的功能组成：射频接口、逻辑控制单元和天线天线：天线是一种能将接受到的电磁波转换为电流信号，或将电流信号转换为电磁波发射出去的装置。 射频接口模块：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，将数据传输给电子标签3接受并调制来自电子标签的射频信号逻辑控制模块：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5执行防碰撞算法6对阅读器和标签的身份进行验证5、电子标签分类、组成及各组成部分功能根
电子标签分为利用物理效应进行工作的数据据工作原理的不同，载体和以电子电路为理论基础的数据载体6、RFID中间件的主要功能1阅读器协调控制2数据过滤与处理3数据路由与集成4进程管理7、RFID系统能量耦合方式和数据传输原理根据射频识别系统作用距离的远近情况，标签天线与读写器天线之间的耦合可以分为密耦合系统、遥耦合系统和远距离系统三类。 数据传输原理P108、RFID系统的工作原理阅读器通过天线向周围空间发送一定频率的射频信号;标签一旦进入阅读器天线的作用区域将产生感应电流，获得能量被激活;激活标签将自身信息编码后经天线发送出去;阅读器接收该信息，经过解码后必要时送至后台网络;后台网络中主机鉴定标签身份的合法性，只对合法标签进行相关处理，通过向前端发送指令信号控制阅读器对标签的读写操作;9、RFID系统的性能指标1射频标签的存储容量2工作方式3数据传输速度4读写距离5多个标签识别能力6射频标签与天线间的射频载波频率7RFID系统的连通性8数据载体9状态模式10能量供应10、RFID系统的频率划分和作用距离射频识别系统读写器发送的频率基本上划归4个范围：低频（30~300KHZ）、高频（3~30MHZ）、超高频（300MHZ）和微波（2.5GHZ以上）。 根据作用距离，射频识别系统的附加分类：密耦合（0~1cm）、遥耦合（0~1m）和远距离系统（1~10m）。 11、RFID技术现状和面临的主要问题问题：1.标签成本问题
射频识别技术的原理和意义
射频识别技术的原理和意义 课题名称RFID技术的原理和应用姓名青伟 学号22 班级2012级5 专业通信工程（3G） 完成日期2016年5月15号
目录 一、绪论 1．射频识别技术简介 二、射频识别系统 2.1 RFID系统的构成 2.2 RFID的技术特点 2.3 RFID技术发展现状 2.4 RFID标签的制作
三、RFID技术的应用 四、RFID技术应用的发展和市场应用趋势 4.1RFID系统标签的发展趋势 4.2 RFID系统低频化逐步向高频化发展 4.3 提高RFID系统的大数据处理能力 4.4 RFID技术的市场应用趋势 五、对RFID技术的展望和总结 一、绪论 1．关于射频识别技术的简介 射频识别技术，英文全称是Radio Frequency Identification，简称是RFID技术，是自动识别技术的一种。RFID技术是通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，自动对目标物体加以识别然后获取相关信息的一种无线通信技术。从20世纪90年代开始，我国的RFID技术开始慢慢起步，它将射频识别技术、
微电子及IC卡技术相互结合，利用无线射频的方式对记录媒体进行读写，从而达到识别目标然后完成数据交换。 RFID技术可以完成对运动中的物体的快速识别和多个物体识别，识别的距离从几十厘米到几十米；因为RFID技术独特的读写方式，可以输入数千字节的自定义信息到电子标签，间接管理产品上附带的电子标签所包含的信息。RFID技术不需要接触，识别工作不需要人工的参与，因此保密程度非常高。RFID电子标签和人们一般生活中的使用的卡（例如普通磁卡或IC卡）不同，很容易隐藏，不容易被损坏，因此使用寿命极长，可以适应各种复杂的环境并能很好的发挥作用。 正因为上述的诸多特点，RFID技术在世界范围内得到了广泛的应用。主要是商品防伪领域、交通运输行业、工业、人脸及指纹识别、管理行业（如小区安全管理、后勤仓库管理、图书管理、医疗卫生管理等）、国防和军事等诸多方面。它涉及到电子通信技术、材料科学、微波技术、计算机软件、印刷技术、芯片制造等许多领域，综合性强，可广泛应用，与我们的生活有千丝万缕的关系。 二、射频识别系统 2.1 RFID系统的构成 射频识别系统一般都是由读写器、电子标签、天线和主机四部分组成。 （1）读写器:
RFID系统工作原理及其结构
RFID系统工作原理及其结构 一套完整的RFID系统, 是由阅读器(Reader)与电子标签(TAG)也就是所谓的应答器(Transponder)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Transponder, 用以驱动 Transponder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。 图系统的基本组成 以RFID 卡片阅读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, 感应偶合(Inductive Coupling) 及后向散射偶合(Backscatter Coupling)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。 图卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式 阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是RFID系统信息控制和处理中心。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。阅读器和应答器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应答器提供能量和时序。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。应答器是RFID系统的信息载体，目前应答器大多是由耦合原件（线圈、微带天线等）和微芯片组成无源单元。 应答器通常包含： a.天线:用来接收由阅读器送过来的信号,并把所要求的数据送回给阅读器。 /DC电路:把由卡片阅读器送过来的射频讯号转换成DC电源,并经大电容储存能量,再经稳压电路以提供稳定的电源。 c.解调电路:把载波去除以取出真正的调制信号。 d.逻辑控制电路:译码阅读器所送过来的信号, 并依其要求回送数据给阅读器。 e.内存:做为系统运作及存放识别数据的位置。 f.调制电路: 逻辑控制电路所送出的数据经调制电路后加载到天线送给阅读器。 图3.标签结构 阅读器通常包含： a.天线:用来发送无线信号给Tag,并把由Tag响应回来的数据接收回来. b.系统频率产生器:产生系统的工作频率. c.相位锁位回路(PLL):产生射频所需的载波信号 d.调制电路:把要送给Tag的信号加载到载波并送给射频电路送出. e.微处理器:产生要送给Tag信号给调制电路,同时译码Tag回送的信号, 并把所得的数据回传给应用程序,若是加密的系统还必需做加解密操作. f.存储器:存储用户程序和数据 g.解调电路: 解调tag送过来的微弱信号,再送给微处理器处理. h.外设接口:用来和计算机联机 图4.阅读器系统方块图
射频识别技术的工作原理
射频识别技术的工作原理 社会自进入互联网时代后，发展迅速，尤其是科技的发展，人类文明已经进入到智能化时代；智能化时代不仅是指机器人的诞生，更多的是表现在工业上的智能化管理、军事上的智能化训练等。今天柯瑞德重点要讲的是仓库的智能化发展。 仓储不单是指物流行业的货物存储，一般的生产加工企业都会有自己的仓储，甚至是商场、有一定规模的零售商等都会需要用到仓储，只是规模的大小问题。仓储不是简单的一个房间，将东西堆放在房间就可以，仓储是一系列流程，因为仓储的本质是希望通过仓储是货物整理更方便，分类更清楚，货物的完整性更高，并且能够记录货物的具体位置、数量以及去向等，方便管理者全面掌握货物的各个方面的资料。科技的进步带来的不单是人类的文明的进化，还有仓储的高效能化。 RFID手持式读写器 现代社会是讲求效率的社会，作为仓储这一关键环节，尤其是需要高科技化，中国在这一方面发展的还不是很全面，以往仓储的低效率严重的影响到了企业的发展，制约了企业的发展。随着我们的不断学习，逐步将仓库智能化引进国内的仓储行业。越来越多的智能化设备被运用到了仓储业中，智能化仓库的使用大大的提高了仓储的存储效率，加强了企业的存货管理，随着货架的不断使用，传统的手记式登记货物已经很难满足发展的需要，射频识别技术应运而生。 什么是射频识别技术呢？ 射频识别即RFID（Radio Frequency IDentification）技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯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，无源等技术。RFID读写器也分移 动式的和固定式的，目前RFID技术应用很广，如：图书馆，门禁系统，食品安 全溯源等。