RFID是什么 RFID技(ji)術(shu)的工作原理(li) 無線射頻技(ji)術(shu)介紹

什么是RFID技術？

RFID射頻識(shi)別(bie)是一種(zhong)非接觸式的自動(dong)識(shi)別(bie)技術，它通過射頻信號自動(dong)識(shi)別(bie)目標對(dui)象并(bing)獲取相關數據，識(shi)別(bie)工(gong)作無須(xu)人工(gong)干預，可工(gong)作于各種(zhong)惡劣(lie)環(huan)境(jing)。RFID技術可識(shi)別高速(su)運動物體并可同時識(shi)別多個標簽，操作快捷方便(bian)。

埃森哲實驗室首席科學家弗格森認為RFID是一(yi)種突(tu)破性的技術："第(di)一，可以識(shi)(shi)別單個的非常(chang)具體(ti)(ti)的物體(ti)(ti)，而(er)(er)不是像條形碼(ma)那樣只能(neng)識(shi)(shi)別一類物體(ti)(ti)；第(di)二(er)，其采用無線(xian)電射頻(pin)，可以透(tou)過外部材料讀(du)取(qu)數據(ju)，而(er)(er)條形碼(ma)必須靠激光來(lai)讀(du)取(qu)信(xin)息；第(di)三，可以同時(shi)對多個物體(ti)(ti)進行識(shi)(shi)讀(du)，而(er)(er)條形碼(ma)只能(neng)一個一個地讀(du)。此外，儲存(cun)的信(xin)息量(liang)也非常(chang)大。"

什么是RFID的基本組成部分？

最基本的RFID系統由三部分組成：

標簽(Tag)：由耦合元件(jian)及(ji)芯(xin)片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上(shang)標識目標對(dui)象；

閱讀器(Reader)：讀取(qu)(有時還可以寫入)標簽(qian)信(xin)息(xi)的(de)設(she)備，可設(she)計為(wei)手持式或固定式；

天線(Antenna)：在標簽(qian)和讀取器間傳遞射(she)頻信號(hao)。

一套完整的系統還需具備：數據傳輸和處理系統。

RFID技術的基本工作原理是什么？

RFID技(ji)術的基(ji)本工作原(yuan)理并(bing)不(bu)復雜：標簽進(jin)入磁(ci)場后，接收(shou)解讀(du)器發出的射頻信號，憑借感應電(dian)流所獲得(de)的能量發送出存儲在芯片(pian)中的產品信息（Passive Tag，無源標簽或(huo)被動(dong)標簽），或(huo)者主動(dong)發(fa)送某一頻率(lv)的信號（Active Tag，有源標簽(qian)(qian)或主動標簽(qian)(qian)）；解讀器讀取信息并(bing)解碼(ma)后(hou)，送至(zhi)中央信息系(xi)統(tong)進行有關數據(ju)處理。

什么是RFID中間件？

RFID是2005年建議企業可考慮引入的(de)十大策略技術之一，而中(zhong)間件(jian)（Middleware）可稱(cheng)為是RFID運作的中樞(shu)，因為(wei)它可以加速關鍵應用的問世(shi)。

RFID產業(ye)潛力無窮，應用的范(fan)圍遍及制(zhi)造、物流、醫(yi)療、運輸(shu)、零售(shou)、國防(fang)等等。Gartner Group認為，RFID是2005年建(jian)議企業可考慮引(yin)入的十大策略(lve)技術(shu)之一，然而其成(cheng)功(gong)之關(guan)鍵(jian)除了(le)標(biao)簽(qian)（Tag）的(de)價格、天線的(de)設(she)(she)計、波段的(de)標準化、設(she)(she)備(bei)的(de)認證之外，最重要(yao)的(de)是要(yao)有關鍵的(de)應用(yong)軟(ruan)件（Killer Application），才(cai)能迅速推(tui)廣。而中間(jian)件（Middleware）可稱為是RFID運作(zuo)的(de)中(zhong)樞，因為它可以加速關鍵應用的(de)問世。

是什么讓零售商如此推崇RFID？

據Sanford C、Bernstein公司的零(ling)售(shou)業(ye)分析師估計，通(tong)過采用RFID，沃爾瑪每年可以節省83、5億美(mei)元，其中大(da)部分是因(yin)為(wei)不需要(yao)人(ren)工(gong)查(cha)看進貨(huo)的條碼而節省(sheng)的勞動(dong)力成本。盡(jin)管另外(wai)一些(xie)分析師認(ren)為(wei)80億美元這個數字過于樂觀，但毫無疑問，RFID有助于解決零售業兩個最(zui)大的(de)難題(ti)：商品斷貨(huo)和損(sun)耗（因盜竊和供應鏈被攪(jiao)亂而損(sun)失(shi)的(de)產品），而現在單是盜竊一(yi)項，沃爾(er)瑪一(yi)年(nian)的(de)損(sun)失(shi)就(jiu)差不多(duo)有20億美元，如果(guo)一家(jia)合法企業的(de)營業額(e)能達到這個數字(zi)，就(jiu)可(ke)以在(zai)美國1000家最(zui)大企業的排行榜(bang)中(zhong)名列第694位(wei)。研究機構估(gu)計，這種RFID技術能夠幫(bang)助把失竊(qie)和存貨(huo)水平降低25%。

RFID典型應用領域和具體應用

1、車輛自動識別治理(li)

鐵路車(che)號自動(dong)識別(bie)是射頻識別(bie)技術最普遍的應用。

2、高速公路收費及(ji)智(zhi)能交通系統

高(gao)速公路自動收費(fei)(fei)(fei)系統是射頻識(shi)別技術最成(cheng)功(gong)的(de)應用之一，它充(chong)分體(ti)現了非接觸(chu)識(shi)別的(de)優(you)勢。在(zai)車輛(liang)高(gao)速通(tong)過收費(fei)(fei)(fei)站的(de)同(tong)時(shi)完成(cheng)繳費(fei)(fei)(fei)，解決(jue)了交通(tong)的(de)瓶頸問題，提(ti)高(gao)了車行速度，避免擁(yong)堵，提(ti)高(gao)了收費(fei)(fei)(fei)結算效(xiao)率。

3、貨物的跟蹤、治理及(ji)監控

射頻(pin)識(shi)(shi)別(bie)技術(shu)為(wei)貨(huo)物的跟(gen)蹤、治(zhi)理及監控提供了(le)快捷、準確(que)、自動(dong)化的手(shou)段。以射頻(pin)識(shi)(shi)別(bie)技術(shu)為(wei)核心的集裝箱自動(dong)識(shi)(shi)別(bie)，成為(wei)全球范圍最大的貨(huo)物跟(gen)蹤治(zhi)理應(ying)用(yong)。

4、倉儲、配(pei)送等(deng)物(wu)流環(huan)節

射頻識別技術目前在倉(cang)儲、配送等(deng)物流環節已有許多成(cheng)功的(de)(de)應(ying)用。隨(sui)著射頻識別技術在開放的(de)(de)物流環節統一標準的(de)(de)研究開發，物流業(ye)將成(cheng)為射頻識別技術最大的(de)(de)受益行業(ye)。

5、電子錢包、電子票(piao)證

射(she)頻識(shi)別卡是(shi)射(she)頻識(shi)別技術的(de)一(yi)個(ge)主(zhu)要(yao)應用。射(she)頻識(shi)別卡的(de)功(gong)能相當于電子錢(qian)包，實現非現金結算(suan)。目前主(zhu)要(yao)的(de)應用在交(jiao)通方(fang)面。

6、生產線(xian)產品加工過程自動控(kong)制(zhi)

主要(yao)應用在(zai)大型工(gong)廠的自動化流水作業線上，實現(xian)自動控制、監視，提(ti)高(gao)生產效率(lv)，節約成本。

7、動物跟(gen)蹤和治理

射(she)(she)頻識(shi)(shi)別(bie)(bie)技(ji)術(shu)可(ke)用于動物(wu)跟蹤。在大型養殖廠，可(ke)通過采用射(she)(she)頻識(shi)(shi)別(bie)(bie)技(ji)術(shu)建(jian)立飼養檔案、預防接種檔案等，達到高效、自動化治(zhi)理(li)牲畜(chu)的目的，同時為食品安(an)全提供了保障。射(she)(she)頻識(shi)(shi)別(bie)(bie)技(ji)術(shu)還(huan)可(ke)用于信鴿比(bi)賽、賽馬識(shi)(shi)別(bie)(bie)等，以(yi)準(zhun)確測定到達時間。

無源RFID標簽結構組成以及工作原理

無源RFID標簽(qian)本(ben)身不帶電(dian)池，依靠讀(du)卡器發送的電(dian)磁能量工作。由于它結構(gou)簡單(dan)、經濟實用，因而獲(huo)得廣泛的應用。無源RFID標簽由RFID IC、諧振(zhen)電容C和天(tian)線L組成(cheng)(cheng)，天線與電容組成(cheng)(cheng)諧振回路，調諧在讀卡器的(de)載(zai)波頻率，以獲得最佳性能(neng)。

生產廠商大多遵循國際電信聯盟的規范，RFID使用(yong)的頻率有6種，分別(bie)為135KHz、13、56MHz、43、3-92MHz、860-930MHz（即UHF）、2、45GHz以及5、8GHz。無源RFID主要使用(yong)前二(er)種頻率。

RFID標簽結構

RFID標簽天線有兩(liang)種(zhong)天線形式：（1）線繞(rao)電感(gan)天(tian)線；（2）在介質基板上壓(ya)印或(huo)印刷(shua)刻腐的(de)盤旋狀天線。天線形式(shi)由載(zai)波頻率、標簽封裝(zhuang)形式(shi)、性能(neng)和組裝(zhuang)成本等因素(su)決(jue)定。例(li)如，頻率小于400KHz時需要mH級電感量(liang)，這類天線只能(neng)用線繞電感制作；頻率在4~30MHz時，僅(jin)需幾個礖，幾圈(quan)線繞電感就可以(yi)，或使(shi)用(yong)介質基板上的(de)刻(ke)腐天線。

選擇天線后，下一步就是如何將硅IC貼接在天線上。IC貼(tie)接也有兩種基本方法：（1）使用(yong)板上芯片（COB）；（2）裸芯(xin)片(pian)直接貼(tie)接在天線上。前者常用(yong)于線繞(rao)天線；而后(hou)者用(yong)于刻腐(fu)天線。CIB是(shi)將諧振電容和(he)RFID IC一起封裝在(zai)同(tong)一個管殼中(zhong)，天(tian)線則用(yong)烙鐵或熔(rong)焊工藝(yi)連接在(zai)COB的2個外接端(duan)了上。由(you)于大(da)多數(shu)COB用于(yu)ISO卡，一種(zhong)符合ISO標準厚度（0、76）規格(ge)的卡，因此(ci)COB的典(dian)型厚(hou)度約為(wei)0、4mm。兩種常見(jian)的COB封(feng)裝(zhuang)形式是IST采(cai)用的IOA2（MOA2）和美國HEI公司(si)采(cai)用的WorldⅡ。

裸芯片直接貼接減少了中間步驟，廣泛地用于低成本和大批量應用。直接貼接也有兩種方法可供選擇，（1）引線焊接；（2）倒裝工藝。采用倒裝工藝時，芯片焊盤上(shang)需制作專門的(de)焊球(qiu)，材料(liao)是(shi)金的(de)，高度約(yue)25祄，然后將(jiang)焊(han)球倒裝在天線(xian)(xian)的印制(zhi)走線(xian)(xian)上(shang)(shang)。引(yin)線(xian)(xian)焊(han)接(jie)工藝較(jiao)簡單，裸芯片直接(jie)用(yong)引(yin)線(xian)(xian)焊(han)接(jie)在天線(xian)(xian)上(shang)(shang)，焊(han)接(jie)區再用(yong)黑(hei)色環氧樹(shu)脂密(mi)封。對(dui)小批量生(sheng)產，這(zhe)種工藝的成本較(jiao)低(di)；而(er)對(dui)于大批量生(sheng)產，最好采(cai)有倒裝工藝。

基本工作原理

無線RFID標簽的性能受標簽大(da)小，調制形式、電路Q值、器件(jian)功耗以及調制深度的極(ji)大影響(xiang)。下面簡要(yao)地介紹它的工(gong)作原理。

RFID IC內部(bu)備有一個154位存儲器(qi)，用(yong)以存儲標簽數(shu)據。IC內部還有(you)一個通導(dao)電(dian)阻極低的調制門控(kong)管（CMOS），以一(yi)定頻率工作。當(dang)讀卡器發射(she)電(dian)磁波，使標簽天線電(dian)感式電(dian)壓達(da)到VPP時，器件工作，以曼徹(che)斯特格式將數(shu)據發(fa)送回去。

數據發送是(shi)通過(guo)調(diao)(diao)諧(xie)(xie)(xie)與(yu)去調(diao)(diao)諧(xie)(xie)(xie)外部諧(xie)(xie)(xie)振回(hui)路來完(wan)成的。具體過(guo)程如下：當數據為邏輯(ji)高電(dian)(dian)平(ping)時(shi)，門控管(guan)截止(zhi)，將調(diao)(diao)諧(xie)(xie)(xie)電(dian)(dian)路調(diao)(diao)諧(xie)(xie)(xie)于讀卡器的截波(bo)(bo)頻(pin)率，這就(jiu)是(shi)調(diao)(diao)諧(xie)(xie)(xie)狀態，感應電(dian)(dian)壓(ya)達到(dao)最大值(zhi)。如此進行(xing)，調(diao)(diao)諧(xie)(xie)(xie)與(yu)去調(diao)(diao)諧(xie)(xie)(xie)在(zai)標簽線圈(quan)上產生一個幅度調(diao)(diao)制信號(hao)，讀卡器檢測電(dian)(dian)壓(ya)波(bo)(bo)形(xing)包絡，就(jiu)能重構來自標簽的數據信號(hao)。

門控管的開關頻率為70KHz，完成全部154位數據約需2、2ms。在發送完全部(bu)數據后(hou)，器件進入100 ms的(de)休眠模(mo)式。當一個(ge)(ge)標(biao)簽進入(ru)休眠模(mo)式時，讀卡器可以(yi)去(qu)讀取其它標(biao)簽的(de)數據，不會產生任何數據沖突。當然，這個(ge)(ge)功能受(shou)到下列因(yin)素(su)的(de)影(ying)響：標(biao)簽至(zhi)讀卡器的(de)距(ju)離、兩者(zhe)的(de)方(fang)位、標(biao)簽的(de)移動以(yi)及標(biao)簽的(de)空(kong)間分布。

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