第5章 RFID电子标签
rfid电子标签工作原理
rfid电子标签工作原理
RFID（Radio Frequency Identification）电子标签是一种无线通
信技术，通过射频信号进行数据传输和识别。
工作原理如下：
1. RFID系统由读写器和电子标签组成。
读写器通过自身天线
发射射频信号，电子标签通过自身天线接收并回应信号。
2. 读写器发送射频信号，一般采用1
3.56MHz、915MHz或
2.45GHz等频段。
信号传播范围一般为几厘米到几米，取决于
天线功率和天线类型。
3. 电子标签接收到读写器发射的射频信号后，通过自身天线进行耦合，以获取能量。
一部分能量被用来为标签内的电路供电，另一部分能量被用来回应读写器的信号。
4. 电子标签接收到射频信号后，根据射频信号中的命令或询问内容，通过内部的电路进行处理和判断，并向读写器发送回应信号。
5. 读写器接收到电子标签发回的信号后，通过自身的天线接收，并进行解码和处理，从中获取标签所携带的信息。
6. 根据读写器的设定和应用需求，可以进行不同的操作，比如读取或写入电子标签的数据，修改电子标签的状态等。
总的来说，RFID电子标签的工作是通过读写器发射射频信号并供电，标签接收射频信号并回应，实现数据的传输和识别。
这种技术无需直接触碰且不受环境干扰，具有自动识别、高效率和存储容量大等优点，广泛应用于物流、仓储管理、智能交通等领域。
《RFID技术与电子标签》教学设计方案
学校名称
盱眙县河桥初级中学
执教教师
闫晨晨
课程内容
RFID技术与电子标签
课程学时
1
所属学科
信息技术
教学对象
初中九年级
一、教学设计理念
任务驱动理念
任务驱动是在学习信息技术的过程中，学生在教师的帮助下，紧紧围绕一个共同的任务活动中心，在强烈的问题动机的驱动下，通过对学习资源的积极主动应用，进行自主探究和互动协作的学习，并在完成既定任务的同时，引导学生产生一种学习实践活动。
学生利用网络和老师提供的学习资料，可先自主学习，再进行小组讨论，在充分讨论的基础上提高认识。
找学生代表回答上述问题。
认真听同学的答案，比对自己的探究结果，补充总结
教师总结评价
听教师讲解，内化结论
任务二：探究学习《电子标签》
学生带着问题自学，培养学生自主探究的能
成果交流
知识归纳总结
提出任务二：RFID技术的应用——电子标签系统
观看视频，回顾总结
拓展学生的视野
探究性学习理念
探究性学习是让学生在信息技术领域或现实生活的情境中，通过发现问题、调查研究、动手操作、表达与交流等探究性活动，获得知识、技能和态度的学习方式和学习过程。
合作学习理念
建构主义认为，知识不是通过教师传授得到的，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助学习过程中其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得。合作学习能让学生在小组中共同合作、交流讨论，互相促进对知识的理解，有组织地开展学习活动。
自学微课《电子标签》，回答下列问题：
1、电子标签的内部构成
2、电子标签的分类
3、电子标签系统的构成
RFID第5章电子标签
1．声表面波器件
所谓SAW，就是在压电固体材料表面产生和传播弹性波 ，该波振幅随深入固体材料深度的增加而迅速减小。 典型的声表面波器件结构原理图如图5-3所示。电信号 通过叉指发射换能器转换成声信号（声表面波），在介 质中传播一定距离后到达接收叉指换能器，又转换成电 信号，从而得到对输入电信号模拟处理的输出电信号。
5.3.1模拟前端 1．电感耦合工作方式的模拟前端 当电子标签进入读写器产生的磁场区域后，电子 标签通过与读写器电感耦合，产生交变电压，该 交变电压通过整流、滤波和稳压后，给电子标签 的芯片提供所需的直流电压。
2．电磁反向散射工作方式的射频前端 当电子标签采用电磁反向散射的工作方式时，射 频前端有发送电路、接收电路和公共电路三部分
5.4.4 MIFARE技术 MIFARE技术的IC卡应用领域占世界80％的市场 份额，是目前射频IC卡的工业标准，也是目前世 界上使用量最大、内存容量最大的一种感应式智 能IC卡。
1．MIFARE卡具有的优点 （1）操作简单、快捷。 （2）抗干扰能力强。 （3）可靠性高。 （4）适合于一卡多用。
5.6 电子标签的发展趋势
• • • • • • • • • • • • • 作用距离更远 无源可读写性能更加完善 适合高速移动物识别 快速多标签读/写功能 一致性更好 强磁场下的自保护功能更完善 智能性更强、加密特性更完善 带有传感器功能的标签 带有其他附属功能的标签 具有杀死功能的标签 新的生产工艺 体积更小 成本更低
第5章 RFID电子标签
5.1一位电子标签 1位系统的数据量为1位，当电子标签是1位（1b） 系统时，电子标签只有1和0两种状态。该系统读 写器只能发出两种状态，这两种状态分别是“在 读写器工作区有电子标签”和“在读写器工作区 没有电子标签”。 1位的电子标签不需要芯片，可以采用射频法、 微波法、分频法、智能型、电磁法和声磁法等多 种方法进行工作。下面以射频法为例，介绍1位电 子标签的工作原理。
第5章 网络技术-物联网技术基础教程(第3版)-李联宁-清华大学出版社
5.1.2 RFID射频电子标签
• 无源电子标签在接收到阅读器发出的微波信号后， 将部分微波能量转化为直流电供自己工作，
• 标签内部电池的作用主要在于弥补标签所处位 置的射频场强不足，标签内部电池的能量并不 转换为射频能量。
5.1.2 RFID射频电子标签
4. 降低电子标签成本举措 • EPC 标签能在单品追踪中发挥作用的关键之
一就是大幅度降低标签的成本。 • ①缩小芯片 • ②开发新型天线 • ③寻找硅的替代品
5.1.3 RFID阅读器
• 无线射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID），即射频识别。
• 射频识别技术的基本原理是电磁理论。 • 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。
• 射频识别系统中，阅读器又称为读出装置，扫描器、 通信器、阅读器（取决于电子标签是否可以无线改 写数据）。
5.1.2 RFID射频电子标签
2. 各类标签 • 采用不同的天线设计和封装材料可制成多种形式
的标签，如车辆标签、货盘标签、物流标签、金 属标签、图书标签、液体标签、人员门禁标签、 门票标签、行李标签等。客户可根据需要选择或 定制相应的电子标签。
5.1.2 RFID射频电子标签
3.电子标签工作原理 ①有源电子标签 • 又称主动标签，标签的工作电源完全由内部电
RFID电子标签技术资料
RFID电子标签技术资料什么是RFID标签：标签(Tag)：由耦合元件及芯片组成，每个RFID标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象，俗称电子标签或智能标签。
RFID电子标签：有源标签，无源标签，半有源半无源标签。
RFID工作原理：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），或者主动发送某一频率的信号（Active Tag，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标签技术：RFID无线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电子标签，操作快捷方便。
RFID标签技术的应用短距离射频识别产品不怕油渍、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。
长距射频识别产品多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等。
1、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；2、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；3、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；4、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；5、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。
RFID电子标签的技术应用非常广泛，目前典型应用：动物晶片、门禁控制、航空包裹识别、文档追踪管理、包裹追踪识别、畜牧业、后勤管理、移动商务、产品防伪、运动计时、票证管理、汽车晶片防盗器、停车场管制、生产线自动化、物料管理等等。
rfid电子标签的原理与应用
RFID电子标签的原理与应用1. RFID电子标签的基本原理RFID（Radio Frequency Identification）是一种通过无线电信号进行数据传输和识别的技术。
RFID电子标签作为重要的信息载体，被广泛应用于物流、供应链管理、资产追踪和库存管理等领域。
其基本工作原理如下：1.发射器：RFID发射器产生一个无线电信号，用于激活和供电给附近的RFID电子标签。
2.收发器：RFID电子标签内置的收发器用来接收并解码发射器发送的信号，并将包含在信号中的数据进行解析。
3.存储器：RFID电子标签具备一定的存储空间，用于存储包括唯一序列号、厂商信息等在内的相关数据。
4.天线：RFID电子标签的天线用于接收来自发射器的无线电信号并将其转换为电能供给标签内的电子器件。
5.传感器：部分RFID电子标签具备传感器功能，能够检测和记录环境参数（如温度、湿度）或物体状态（如开关状态）等。
2. RFID电子标签的分类根据工作频率、尺寸和功能等方面的不同，RFID电子标签可以分为不同的类型，如下所示：2.1 主动式RFID电子标签主动式RFID电子标签拥有自己的电源，并能主动发射信号。
主动式RFID电子标签的特点包括：•长距离读取：主动式RFID电子标签通常使用较高功率的电池供电，能够在较长的距离范围内被读取识别。
•大容量存储：由于有自己的电源供应，主动式RFID电子标签通常具备较大的存储空间，可以存储更多的数据内容。
•更高的成本：由于自带电池等部件，主动式RFID电子标签相对于被动式RFID电子标签来说成本较高。
2.2 被动式RFID电子标签被动式RFID电子标签则没有自己的电源，需要通过外部发射器的电能来供电。
被动式RFID电子标签的特点包括：•短距离读取：被动式RFID电子标签的工作距离较主动式RFID电子标签被限制在较短范围内，通常为几米到数十米。
•较小的尺寸：由于不需要容纳电池等部件，被动式RFID电子标签相对于主动式RFID电子标签来说尺寸较小。
电子行业第五章 电子标签
电子行业第五章电子标签1. 介绍电子标签，也称为电子标牌或电子价签，是一种能够显示信息的智能设备。
它采用电子纸技术，可以显示商品价格、促销信息、库存情况等相关信息。
电子标签广泛应用于零售行业、超市、药店、图书馆等场所。
2. 电子标签的种类2.1 无线电频率识别（RFID）标签RFID标签是电子标签中最常见的一种。
它基于无线电频率识别技术，可以通过电磁场与阅读器进行通信。
RFID标签通常由一个微芯片和一个天线组成，可以嵌入到商品或物品中。
RFID标签可以实现对物品的追踪和定位，实现自动化管理。
2.2 线性条码标签线性条码标签是一种基于条形码技术的电子标签。
它将商品信息编码成线条的形式，并通过扫描仪进行读取和识别。
线性条码标签广泛应用于零售行业，可以快速识别商品信息，提高工作效率。
2.3 二维码标签二维码标签是一种能够储存大量信息的电子标签。
它将商品信息以矩阵的形式编码，可以通过扫描仪或智能手机进行读取。
二维码标签具有信息容量大、安全性高等优点，广泛应用于各个领域。
3. 电子标签的优势3.1 提高工作效率电子标签可以通过自动化的方式获取商品信息，避免了人工输入错误的可能性。
它可以快速识别和更新信息，提高工作效率，减少人力成本。
3.2 实时更新电子标签可以通过与服务器进行通信，实现实时更新商品价格、促销信息等相关信息。
它可以根据需求进行灵活的调整，及时反馈给消费者。
3.3 节省资源传统纸质标签需要定期更换，费用高，而电子标签可以实现多次使用，减少资源浪费。
电子标签还可以通过低功耗设计，延长使用寿命，减少能源消耗。
3.4 提升用户体验电子标签可以显示丰富的信息，包括商品图片、规格、说明等。
消费者可以通过电子标签获取更全面的商品信息，提升购物体验。
4. 电子标签在零售行业的应用4.1 价格管理电子标签可以通过与POS系统进行集成，实现商品价格的自动更新。
零售商可以根据需求随时调整商品的价格，提高市场竞争力。
RFID复习资料
填空题（第一章）1.RFID 的英文全称是Radio Frequency Identification 。
2.典型的RFID 系统主要由阅读器、电子标签、RFID 中间件和应用系统软件组成，一般把中间件和应用软件统称为应用系统。
3.读写器和电子标签通过各自的天线构建了两者之间的非接触信息传输通道。
根据观测点与天线之间的距离由近及远可以将天线周围的场划分为3个区域：无功近场区、辐射近场区和辐射远场区。
4.辐射近场区和辐射远场区分界距离R 为(D22 )。
（已知天线直径为D ，天线波长为λ。
）5.在RFID 系统中，实现读写器与电子标签之间能量与数据的传递耦合类型有两种：电感耦合式和反向散射耦合式。
6.按照读写器和电子标签之间的作用距离可以将射频识别系统划分为密耦合系统、遥耦合系统和远距离系统。
（第二章）1.编码是为了达到某种目的而对信号的一种变换。
根据编码的目的不同，编码理论有信源编码、信道编码和保密编码3个分支。
2.数字调制的方法通常称为键控法，常用的数字调制解调方式有幅移键控、频移键控和相移键控。
在RFID系统中，使用最多的数字调制方法是幅移键控。
3.RFID常用的编码方式有单极性不归零码编码、曼彻斯特编码、单极性归零编码、差动双相编码、密勒编码、变形密勒编码和差分编码。
4.使用非接触技术传输数据时，很容易遇到干扰，使传输数据发生意外的改变从而导致传输错误。
此类问题通常是由外界的各种干扰和多个应答器同时占用信道发送数据产生碰撞造成的，针对这两种情况，常用的处理方法是校验和法和多路存取法。
5.在射频识别系统中常用的纠错编码是校验和法，最常用的校验和法是奇偶校验、纵向冗余校验和循环冗余校验。
6.常用在多路存取（多路通信）方式有空分多路法、时分多路法、码分多路法。
在RFID系统中，主要采用时分多路法。
7.目前，在RFID系统中常用的防碰撞算法包括ALOHA算法和二进制树搜索算法。
（第三章）1.在低频和高频频段，读写器与电子标签基本都采用线圈天线。
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无芯片电子 标签
有芯片电子 标签
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RFID电子标签
• 5.1 • 5.2 • 5.3
一位电子标签
采用声波表面技术的标签 含有芯片的电子标签
• 5.4
具有存储功能的电子标签
• 5.5 含有微处理器的电子标签 • 5.6 电子标签的发展趋势
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5.1一位电子标签
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1．射频法工作原理
射频法工作系统由读写器（检测器）、电子标签和去激活器三部 分组成。 （1）读写器（检测器） （2）电子标签 （3）去激活器
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（1）读写器 包括两个部分：发射器和接收器。系统利用电磁波的共振原理来搜寻 特定范围内是否有电子标签存在。 （2）电子标签 电子标签内部是一个L-C结构的的振荡回路。去激活器能够产生足够 强的磁场，该磁场可以将电子标签中的薄膜电容破坏，是电子标签内的L2015/12/14 C结构失效。
IC卡可读写，容量大，有加密功能，数据记录可靠，使用
很方便。
ID卡全称为身份识别卡（Identification Card），是一
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5.4.2存储器
具有存储功能的电子标签种类很多，电子标签的档 次与存储器的结构密切相关。
这类电子标签分为只读电子标签、可写入式电子标
签、具有密码功能的电子标签和分段存储的电子标签。其
中，只读电子标签档次最低，具有密码功能的电子标签和
分段存储的电子标签档次较高。
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指发射换能器转换成声信号（声表面波），在介质中传播一定距离
后到达接收叉指换能器，又转换成电信号，从而得到对输入电信号 模拟处理的输出电信号。
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2．声表面波的特点
（1）实现电子器件的超小型化。 （2）实现电子器件的优越性能。 （3）易于工业化生产。
（4）性能稳定。
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当电子标签进入读写器产生的磁场区域后，电子标签通过与读写
器电感耦合，产生交变电压，该交变电压通过整流、滤波和稳压后 ，给电子标签的芯片提供所需的直流电压。
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2．电磁反向散射工作方式的射频前端
当电子标签采用电磁反向散射的工作方式时，射频前端有发送电
路、接收电路和公共电路三部分
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1位系统的数据量为1位，当电子标签是1位（1b）系统时，电子标 签只有1和0两种状态。该系统读写器只能发出两种状态，这两种状态 分别是“在读写器工作区有电子标签”和“在读写器工作区没有电子 标签”。如，应用商店的防盗系统。
1位的电子标签不需要芯片，可以采用射频法、微波法、分频法、 智能型、电磁法和声磁法等多种方法进行工作。下面以射频法为例， 介绍1位电子标签的工作原理。
的机械波。
声表面波标签不需要芯片，应用了电子学、声学、雷达、半导体平 面技术及信号处理技术，是有别于IC芯片的另一种新型标签。 利用声表面波技术制造标签，始于20世纪80年代，近年来对声表面 波标签的研究已经成为一个热点。
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1．声表面波器件
所谓SAW，就是在压电固体材料表面产生和传播弹性波，该波 振幅随深入固体材料深度的增加而迅速减小。 典型的声表面波器件结构原理图如图5-3所示。电信号通过叉
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5.4 具有存储功能的电子标签
本节讨论具有存储功能、但不含微处理器的电子标签， 并只讨论这类电子标签的控制电路部分
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5.4.1地址和安全逻辑
这种电子标签没有微处理器，地址和安全逻辑是数据载体的心脏
，通过状态机对所有的过程和状态进行有关的控制。
1．地址和安全逻辑电路的构成 地址和安全逻辑电路主要由电源电路、时钟电路、I/O寄存器、 加密部件和状态机构成。
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（1）射频前端发送电路
▪ 调制电路： 对数字基带信号进行调制 ▪ 上变频混频器：将频率移到射频频率 ▪ 带通滤波器： 对射频频率进行滤波，滤除不需要的频率 ▪ 功率放大器 ：对信号进行放大，由天线辐射出去
控制部分 直流电源
调制电路
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上变频 混频器
带通滤 波器
带 通 滤 波 器
检 波 电 路
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（3）公共电路
▪ 电源产生电路 ▪ 限幅电路： 交流电变为直流电后要对其幅度进行现
在，不能超过三极管和MOS管的击穿电压。
▪ 时钟恢复电路： 恢复出与接收信号频率相同的时钟
信号
▪ 复位电路：是电源电压保持在一定的电压值区间
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5.3.2 控制部分的电路结构
功率放 大器
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电子标签发送电路
（2）射频前端接收电路
▪ 射频滤波电路
▪ 放大电路
▪ 下变频混频器
▪ 中频滤波电路 ▪ 电压比较器： 通过电压比较恢复出原来的数字信号
输 入 调 制 信 号 滤 波 器 放 大 器 混 频 器 包 络 产 生 电 路
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数 字 基 带 信 号
电 压 比 较 器
EAS系统防盗检测的步骤如下: （1）将防盗标签附着在商品上。 （2）在商场出口通道或收银通道处安装检测器。 （3）付款后的商品经过专用解码器使标签解码失效或开 锁取下标签。 （4）未付款商品（附着标签）经过出口时，门道检测器测 出标签并发出警报，拦截商品出门。
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RFID电子标签
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2．状态机
状态机可以理解为一种装置，能采取某种操作来响应一个外部事件。 具体采取的操作不仅取决于接收到的事件，还取决于各个事件的相对
发生顺序。
之所以能做到这一点，是因为装置能跟踪一个内部状态，会在收到事 件后进行更新。这样一来，任何逻辑都可以建模成一系列事件与状态 的组合。
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状态机可归纳为4个要素：现态、条件、动作和次态。 • 现态是指当前所处的状态。 • 条件又称为“事件”，当一个条件被满足，将会触发一个动作，或 执行一次状态的迁移。
• 动作是指条件满足后执行的动作，动作执行完毕后，可以迁移到新
的状态，也可以仍旧保持原状态。动作不是必需的，当条件满足后 ，也可以不执行任何动作，直接迁移到新状态。 • 次态是指条件满足后要迁往的新状态。“次态”是相对于“现态” 而言的，“次态”一旦被激活，就转变成新的“现态”了。
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2．含有微处理器的电子标签
含有微处理器的电子标签，控制部分主要由编解码 电路、微处理器和存储器组成。
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RFID电子标签
• 5.1 • 5.2 • 5.3 一位电子标签 采用声波表面技术的标签 含有芯片的电子标签
• 5.4
具有存储功能的电子标签
• 5.5 含有微处理器的电子标签 • 5.6 电子标签的发展趋势
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3．声表面波标签
• 采用先进微电子加工技术制造的声表面波器件，具有体积小、重量轻
、可靠性高、一致性好、多功能以及设计灵活等优点。
• 随着加工工艺的飞速发展，SAW器件的工作频率已覆盖10MHz～2.5GHz ，是现代信息化产业不可或缺的关键元器件。 • SAW标签目前的工作频率主要为2.45GHz，这种标签无源，而且抗电磁 干扰能力强，具有一定独特的优势，是对集成电路技术的补充。
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SAW标签是由叉指换能器和若干反射器组成
由于声表面波传播速度低，有效的反射脉冲串在经过几微秒的延 迟时间后才回到读写器，在此延迟期间，来自读写器周围的干扰反射 已衰减，不会对声表面波电子标签的有效信号产生干扰。
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4．声表面波技术的发展方向
• 提高工作频率 • 微型化、片式化、组合化 • 降低插入损耗 • 宽带化 • 提升耐电力特性
控制部分的电路基本分为两类： 一类是具有存储功能、但不含微处理器的电子标签 一类是含有微处理器的电子标签
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1．具有存储功能的电子标签
具有存储功能的电子标签，控制部分主要由地址和安全逻辑、 存储器组成，这种电子标签的主要特点是利用状态自动机在芯片上实
现寻址和安全逻辑。
三部分组成。
• 从读写器发出的信号，被电子标签的天线接收，该信号通过模拟前 端（射频前端）电路，进入电子标签的控制部分，控制部分对数据流
做各种逻辑处理。
• 为了将处理后的数据流返回到读写器，射频前端采用负载调制器或反 向散射调制器等多种工作方式。
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5.3.1模拟前端
1．电感耦合工作方式的模拟前端
复习与回顾
• RFID天线技术
– 了解天线作用、分类及其设计现状 – 掌握低频和高频RFID天线特点
– 掌握微波RFID天线特点和常用设计方法
– 熟悉RFID天线的制造工艺
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第5章 RFID电子标签
电子标签是携带物品信息的数据载体。 根据工作原理不 同，可将电子标签的数据载体分为两类：
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RFID电子标签
• 5.1 一位电子标签
• 5.2
• 5.3 • 5.4
采用声波表面技术的标签
含有芯片的电子标签
具有存储功能的电子标签
• 5.5 含有微处理器的电子标签
• 5.6 电子标签的发展趋势
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5.3含有芯片的电子标签
• 含有芯片的电子标签是以集成电路芯片为基础的电子数据载体，这也 是目前使用最多的电子标签。 • 含有芯片的电子标签基本由天线、模拟前端（射频前端）和控制电路