導讀：RFID技術就是所謂無線射頻識別，結合多學科、多種技術的應用技術，目前用得最廣泛的是在電子標簽方面。相對于傳統(tǒng)的磁卡及IC卡技術具有非接觸、閱讀速度快、無磨損等特點，在最近幾年里得到快速發(fā)展。為加強工程師對該技術的理解，本文詳細介紹RFID技術的結構、分類、標準以及工作原理等。。。

1. RFID原理—簡介

　　RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術，其基本原理是電磁理論。它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。

　　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，可以識別單個的非常具體的物體，而不是像條形碼那樣只能識別一類物體;第二，其采用無線電射頻，可以透過外部材料讀取數(shù)據(jù)，而條形碼必須靠激光來讀取信息;第三，可以同時對多個物體進行識讀，而條形碼只能一個一個地讀。此外，儲存的信息量也非常大。"

2. RFID原理—組成

　　最基本的RFID系統(tǒng)由電子標簽、讀寫器和計算機網(wǎng)絡等這三部分組成構成。

　　1) 電子標簽(Tag)：電子標簽包含電子芯片和天線，天線在標簽和讀取器間傳遞射頻信號，電子芯片用來存儲物體的數(shù)據(jù)，天線用來收發(fā)無線電波。

　　電子標簽按供電方式分為無源電子標簽、有源電子標簽和半有源電子標簽三種：

　　? 無源電子標簽：標簽內部沒有電池，其工作能量均需閱讀器發(fā)射的電磁場來提供，重量輕、體積小、壽命長、成本低，可制成各種卡片，是目前最流行的電子標簽形式。其識別距離比有源系統(tǒng)要小，一般為幾米到十幾米，而且需要較大的閱讀器發(fā)射功率。

　　? 有源電子標簽：通過標簽內部的電池來供電，不需要閱讀器提供能量來啟動，標簽可主動發(fā)射電磁信號，識別距離較長，通常可達幾十米甚至上百米，缺點是成本高壽命有限，而且不易做成薄卡。

　　? 半有源電子標簽：內有電池，但電池只對標簽內部電路供電，并不主動發(fā)射信號，其能量傳遞方式與無源系統(tǒng)類似，因此其工作壽命比一般有源系統(tǒng)標簽要長許多。

　　2) 讀寫器(Reader)：利用射頻技術讀寫電子標簽的設備，讀寫器接收電子標簽的數(shù)據(jù)信息，并將其傳送給外部主機。

　　3) 計算機網(wǎng)絡(Computer)：讀寫器通過標準接口與計算機網(wǎng)絡連接，計算機網(wǎng)絡完成數(shù)據(jù)的處理、傳輸和通信的功能。

3. RFID原理—工作原理

　　射頻識別系統(tǒng)的基本模型如下圖所示。其中，電子標簽又稱為射頻標簽、應答器、數(shù)據(jù)載體;閱讀器又稱為讀出裝置，掃描器、通訊器、讀寫器(取決于電子標簽是否可以無線改寫數(shù)據(jù))。電子標簽與閱讀器之間通過耦合元件實現(xiàn)射頻信號的空間(無接觸)耦合、在耦合通道內，根據(jù)時序關系，實現(xiàn)能量的傳遞、數(shù)據(jù)的交換。

　　系統(tǒng)的基本工作流程是：閱讀器通過發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號，當射頻卡進入發(fā)射天線工作區(qū)域時產(chǎn)生感應電流，射頻卡獲得能量被激活;射頻卡將自身編碼等信息通過卡內置發(fā)送天線發(fā)送出去;系統(tǒng)接收天線接收到從射頻卡發(fā)送來的載波信號，經(jīng)天線調節(jié)器傳送到閱讀器，閱讀器對接收的信號進行解調和解碼然后送到后臺主系統(tǒng)進行相關處理;主系統(tǒng)根據(jù)邏輯運算判斷該卡的合法性，針對不同的設定做出相應的處理和控制，發(fā)出指令信號控制執(zhí)行機構動作。

　　發(fā)生在閱讀器和電子標簽之間的射頻信號的耦合類型有兩種。

　　1) 電感耦合。變壓器模型，通過空間高頻交變磁場實現(xiàn)耦合，依據(jù)的是電磁感應定律，如右圖A所示。電感耦合方式一般適合于中、低頻工作的近距離射頻識別系統(tǒng)。典型的工作頻率有：125kHz、225kHz和13.56MHz。識別作用距離小于1m，典型作用距離為10～20cra。

　　2) 電磁反向散射耦合：雷達原理模型，發(fā)射出去的電磁波，碰到目標后反射，同時攜帶回目標信息，依據(jù)的是電磁波的空間傳播規(guī)律，如圖B所示。電磁反向散射耦合方式一般適合于高頻、微波工作的遠距離射頻識別系統(tǒng)。典型的工作頻率有：433MHz，915MHz，2.45GHz，5.8GHz。識別作用距離大于1m，典型作用距離為3—l0m。

4. RFID原理—標準及分類

　　目前生產(chǎn)RFID產(chǎn)品的很多公司都采用自己的標準，國際上還沒有統(tǒng)一的標準。目前，可供射頻卡使用的幾種標準有ISO10536、ISO14443、ISO15693和ISO18OOO。應用最多的是ISO14443和ISO15693，這兩個標準都由物理特性、射頻功率和信號接口、初始化和反碰撞以及傳輸協(xié)議四部分組成。

　　按照不同得方式，射頻卡有以下幾種分類：

　　1) 按供電方式分為有源卡和無源卡。有源是指卡內有電池提供電源，其作用距離較遠，但壽命有限、體積較大、成本高，且不適合在惡劣環(huán)境下工作;無源卡內無電池，它利用波束供電技術將接收到的射頻能量轉化為直流電源為卡內電路供電，其作用距離相對有源卡短，但壽命長且對工作環(huán)境要求不高。

　　2) 按載波頻率分為低頻射頻卡、中頻射頻卡和高頻射頻卡。低頻射頻卡主要有125kHz和134.2kHz兩種，中頻射頻卡頻率主要為13.56MHz，高頻射頻卡主要為433MHz、915MHz、2.45GHz、5.8GHz等。低頻系統(tǒng)主要用于短距離、低成本的應用中，如多數(shù)的門禁控制、校園卡、動物監(jiān)管、貨物跟蹤等。中頻系統(tǒng)用于門禁控制和需傳送大量數(shù)據(jù)的應用系統(tǒng);高頻系統(tǒng)應用于需要較長的讀寫距離和高讀寫速度的場合，其天線波束方向較窄且價格較高，在火車監(jiān)控、高速公路收費等系統(tǒng)中應用。

　　3) 按調制方式的不同可分為主動式和被動式。主動式射頻卡用自身的射頻能量主動地發(fā)送數(shù)據(jù)給讀寫器;被動式射頻卡使用調制散射方式發(fā)射數(shù)據(jù)，它必須利用讀寫器的載波來調制自己的信號，該類技術適合用在門禁或交通應用中，因為讀寫器可以確保只激活一定范圍之內的射頻卡。在有障礙物的情況下，用調制散射方式，讀寫器的能量必須來去穿過障礙物兩次。而主動方式的射頻卡發(fā)射的信號僅穿過障礙物一次，因此主動方式工作的射頻卡主要用于有障礙物的應用中，距離更遠(可達30米)。

　　4) 按作用距離可分為密耦合卡(作用距離小于1厘米)、近耦合卡(作用距離小于15厘米)、疏耦合卡(作用距離約1米)和遠距離卡(作用距離從1米到10米，甚至更遠)。

　　5) 按芯片分為只讀卡、讀寫卡和CPU卡。

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