RFID是什么 RFID技(ji)術(shu)的工作原理 無線射頻技(ji)術(shu)介紹
什么是RFID技術?
RFID射(she)頻(pin)識別是一(yi)種非(fei)接(jie)觸式的(de)自動識別技術,它通過射(she)頻(pin)信號自動識別目(mu)標對象(xiang)并獲取相關數據,識別工(gong)作無須人(ren)工(gong)干預,可工(gong)作于各(ge)種惡劣環境。RFID技術可識(shi)(shi)別高速運動(dong)物體并可同時識(shi)(shi)別多個標簽,操作(zuo)快捷方(fang)便。
埃森哲實驗室首席科學家弗格森認為RFID是一種突破(po)性的技術:"第一(yi),可(ke)以(yi)識(shi)別單個(ge)(ge)的非(fei)常具體的物(wu)體,而不是像條形碼(ma)那樣只能(neng)(neng)識(shi)別一(yi)類物(wu)體;第二,其采用無線電射頻,可(ke)以(yi)透過(guo)外部材料讀(du)(du)取數據,而條形碼(ma)必須靠激(ji)光來讀(du)(du)取信息;第三,可(ke)以(yi)同時對多(duo)個(ge)(ge)物(wu)體進(jin)行識(shi)讀(du)(du),而條形碼(ma)只能(neng)(neng)一(yi)個(ge)(ge)一(yi)個(ge)(ge)地讀(du)(du)。此外,儲存的信息量也非(fei)常大(da)。"
什么是RFID的基本組成部分?
最基本的RFID系統(tong)由三部分(fen)組成:
標簽(Tag):由耦合元(yuan)件及(ji)芯片(pian)組成(cheng),每(mei)個標簽具有唯一(yi)的(de)電子編碼(ma),附(fu)著在(zai)物體上標識目標對(dui)象;
閱讀器(Reader):讀取(有時還可以寫入)標簽信息的設(she)備,可設(she)計為(wei)手持式或固定式;
天線(Antenna):在標簽和讀取器(qi)間傳遞射頻信(xin)號(hao)。
一套完整的系統(tong)還需具備:數(shu)據傳(chuan)輸和處(chu)理系統(tong)。
RFID技術的基本工作原理是什么?
RFID技術(shu)的(de)基本工作(zuo)原理并(bing)不復(fu)雜(za):標簽進入磁(ci)場后,接收解讀器發(fa)出的(de)射(she)頻(pin)信號,憑借感(gan)應電流所獲(huo)得的(de)能量發(fa)送出存儲在(zai)芯片中(zhong)的(de)產品(pin)信息(Passive Tag,無源標(biao)簽或(huo)被動(dong)(dong)標(biao)簽),或(huo)者(zhe)主動(dong)(dong)發送某一(yi)頻率的信號(hao)(Active Tag,有(you)源標簽(qian)或主(zhu)動標簽(qian));解(jie)(jie)讀(du)器讀(du)取信息并(bing)解(jie)(jie)碼(ma)后(hou),送至中央信息系統進行有(you)關數據處理。
什么是RFID中間件?
RFID是2005年建議(yi)企業(ye)可(ke)考(kao)慮引入(ru)的十大策略技術之一,而(er)中間件(Middleware)可稱為是RFID運作的中樞(shu),因為它(ta)可以(yi)加速關鍵應(ying)用的問(wen)世。
RFID產業(ye)潛力(li)無窮,應(ying)用的范圍遍及(ji)制造、物流(liu)、醫療、運(yun)輸(shu)、零售、國防(fang)等等。Gartner Group認為,RFID是2005年建議企業可考慮引入(ru)的(de)十大策略技術(shu)之(zhi)一(yi),然(ran)而(er)其(qi)成功(gong)之(zhi)關(guan)鍵除了標(biao)簽(qian)(Tag)的(de)價格(ge)、天線(xian)的(de)設計、波段的(de)標(biao)準化(hua)、設備的(de)認證之(zhi)外,最(zui)重要的(de)是要有關鍵的(de)應用軟(ruan)件(jian)(Killer Application),才能迅速推廣。而中間件(Middleware)可(ke)稱為是RFID運作的中樞,因為它可以加速關鍵(jian)應用的問世。
是什么讓零售商如此推崇RFID?
據Sanford C、Bernstein公(gong)司的零(ling)售業分析(xi)師估(gu)計,通(tong)過采用RFID,沃爾(er)瑪每年可以節省83、5億美元,其中大部分(fen)是因為不需要人工查看進貨的條(tiao)碼(ma)而節省的勞(lao)動力成本。盡(jin)管另外一些分(fen)析(xi)師認為80億美元這(zhe)個(ge)數字過于樂觀,但毫無疑問,RFID有助于解決零售業兩個最大的難題:商品(pin)斷貨和損耗(因盜竊和供應(ying)鏈(lian)被攪(jiao)亂(luan)而損失的產品(pin)),而現在單(dan)是(shi)盜竊一項,沃爾瑪一年的損失就差不多有20億美(mei)元,如果一家合(he)法企業的營業額能達到這個(ge)數字,就可以(yi)在美(mei)國1000家最大(da)企(qi)業的(de)排行榜中名列第694位。研究機構估(gu)計(ji),這種RFID技術能夠幫助把失竊(qie)和存貨水平降低25%。
RFID典型應用領域和具體應用
1、車輛自動識別治理
鐵路車號自動識(shi)別(bie)是(shi)射頻(pin)識(shi)別(bie)技術最普遍的應用。
2、高速公路(lu)收費及智能交通系統
高(gao)(gao)速公(gong)路自動(dong)收(shou)費系統是射頻識別技術最成功的(de)(de)(de)應用(yong)之一,它充分體(ti)現了(le)(le)非接觸識別的(de)(de)(de)優勢。在車輛高(gao)(gao)速通過收(shou)費站的(de)(de)(de)同時完(wan)成繳(jiao)費,解決了(le)(le)交通的(de)(de)(de)瓶頸問題,提高(gao)(gao)了(le)(le)車行速度(du),避免(mian)擁堵,提高(gao)(gao)了(le)(le)收(shou)費結算(suan)效率。
3、貨物的跟蹤(zong)、治理及監控
射頻識別(bie)技(ji)術為(wei)(wei)貨(huo)物的跟蹤、治理及(ji)監(jian)控提供了快捷、準(zhun)確、自(zi)動化的手段。以射頻識別(bie)技(ji)術為(wei)(wei)核心(xin)的集(ji)裝箱自(zi)動識別(bie),成為(wei)(wei)全球(qiu)范圍(wei)最(zui)大(da)的貨(huo)物跟蹤治理應(ying)用。
4、倉儲、配送等(deng)物(wu)流環節
射頻(pin)識別(bie)技術(shu)目前在倉儲、配送等物(wu)流(liu)環(huan)節(jie)已(yi)有許多成功(gong)的(de)應用(yong)。隨著射頻(pin)識別(bie)技術(shu)在開放的(de)物(wu)流(liu)環(huan)節(jie)統一標準的(de)研究開發,物(wu)流(liu)業將(jiang)成為射頻(pin)識別(bie)技術(shu)最大的(de)受益行業。
5、電(dian)子錢包(bao)、電(dian)子票(piao)證
射頻識(shi)別卡是射頻識(shi)別技術的(de)(de)一個(ge)主要應(ying)用(yong)。射頻識(shi)別卡的(de)(de)功能相(xiang)當于電子錢包,實現非現金結(jie)算。目前主要的(de)(de)應(ying)用(yong)在交通方面。
6、生(sheng)產線產品(pin)加工過程自動控制
主(zhu)要應用在(zai)大(da)型(xing)工廠的自動化流水作業線(xian)上,實(shi)現自動控制、監視,提高生產(chan)效率,節約成本(ben)。
7、動物跟蹤和治理
射(she)頻(pin)(pin)識別(bie)(bie)技(ji)(ji)術(shu)可用(yong)于(yu)動物跟蹤。在大型養殖廠(chang),可通(tong)過(guo)采用(yong)射(she)頻(pin)(pin)識別(bie)(bie)技(ji)(ji)術(shu)建立飼養檔案、預防接種(zhong)檔案等(deng),達到高(gao)效、自動化治理牲畜的目(mu)的,同時為食品安全提供了保障。射(she)頻(pin)(pin)識別(bie)(bie)技(ji)(ji)術(shu)還可用(yong)于(yu)信鴿比賽(sai)、賽(sai)馬識別(bie)(bie)等(deng),以準確(que)測定到達時間。
無源RFID標簽結構組成以及工作原理
無源RFID標簽本身(shen)不帶電池,依靠(kao)讀(du)卡(ka)器發送的(de)電磁能量工作。由于它結構簡單、經(jing)濟實用,因而(er)獲得(de)廣(guang)泛的(de)應(ying)用。無源RFID標簽由RFID IC、諧振電容C和(he)天線L組成(cheng),天(tian)線與電容組成(cheng)諧(xie)振回路(lu),調諧(xie)在讀卡器(qi)的載波頻率,以獲得(de)最(zui)佳性能(neng)。
生產廠商大多遵循國際電信聯盟的規范,RFID使用的頻率有6種,分別為135KHz、13、56MHz、43、3-92MHz、860-930MHz(即UHF)、2、45GHz以及5、8GHz。無(wu)源RFID主要使用前二種頻率(lv)。
RFID標簽結構
RFID標簽天(tian)線(xian)有兩種天(tian)線(xian)形式:(1)線(xian)繞電感天線(xian);(2)在(zai)介質基(ji)板上壓印或印刷刻腐的盤旋狀天(tian)線。天(tian)線形式(shi)由載(zai)波(bo)頻率(lv)、標簽封裝形式(shi)、性能和組裝成本等因素決定。例如,頻率(lv)小于400KHz時需要mH級電(dian)感量,這類天線只能用(yong)線繞電(dian)感制作;頻(pin)率在4~30MHz時,僅需幾(ji)個礖,幾(ji)圈(quan)線繞(rao)電感就可以,或使用(yong)介質基板上的(de)刻(ke)腐天(tian)線。
選擇天線后,下一步就是如何將硅IC貼接在(zai)天線上。IC貼接也有兩種(zhong)基本方法:(1)使用板(ban)上芯片(COB);(2)裸芯片(pian)直接貼接在天(tian)(tian)線(xian)上。前(qian)者常用于(yu)(yu)線(xian)繞(rao)天(tian)(tian)線(xian);而后者用于(yu)(yu)刻(ke)腐天(tian)(tian)線(xian)。CIB是將諧振電容和RFID IC一起封裝在同一個管殼中,天線則用烙(luo)鐵(tie)或熔焊工藝連接(jie)在COB的2個外接端了上。由于(yu)大多數COB用于ISO卡,一種符合ISO標準厚度(0、76)規格的(de)卡,因此COB的(de)典型厚(hou)度約為0、4mm。兩種(zhong)常見的COB封裝形式是IST采用的IOA2(MOA2)和美國HEI公司采用的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(xian)焊(han)接;(2)倒裝(zhuang)工(gong)藝(yi)。采用倒裝(zhuang)工(gong)藝(yi)時,芯(xin)片焊盤(pan)上需制(zhi)作專門(men)的焊球(qiu),材料是金的,高度(du)約(yue)25祄(xie),然后將焊(han)球倒裝(zhuang)在(zai)天(tian)線的印(yin)制走(zou)線上(shang)。引線焊(han)接(jie)(jie)工(gong)藝較(jiao)簡單,裸芯片直接(jie)(jie)用(yong)引線焊(han)接(jie)(jie)在(zai)天(tian)線上(shang),焊(han)接(jie)(jie)區再用(yong)黑色(se)環氧樹脂(zhi)密封(feng)。對(dui)(dui)小批(pi)量生產,這種工(gong)藝的成(cheng)本較(jiao)低;而對(dui)(dui)于大批(pi)量生產,最好采有倒裝(zhuang)工(gong)藝。
基本工作原理
無線RFID標簽(qian)(qian)的性(xing)能受標簽(qian)(qian)大(da)小,調制形式、電路Q值(zhi)、器件功耗以及調制深度的極大影響。下面簡要地介紹(shao)它的工作原(yuan)理。
RFID IC內部備有一個(ge)154位(wei)存(cun)儲(chu)器,用以存(cun)儲(chu)標簽數據。IC內部還有一個(ge)通導電阻極低的調制門控管(CMOS),以一定頻率工作。當讀(du)卡器發射電磁波(bo),使標簽天線電感式電壓達到VPP時(shi),器件工作,以(yi)曼徹(che)斯特格式將數據(ju)發送回去。
數(shu)據(ju)發送是(shi)通過(guo)調(diao)(diao)諧(xie)(xie)與去調(diao)(diao)諧(xie)(xie)外(wai)部諧(xie)(xie)振回路來(lai)完成的。具體過(guo)程(cheng)如下:當數(shu)據(ju)為(wei)邏輯高電(dian)(dian)平(ping)時,門(men)控管(guan)截止,將調(diao)(diao)諧(xie)(xie)電(dian)(dian)路調(diao)(diao)諧(xie)(xie)于(yu)讀(du)卡(ka)(ka)器(qi)的截波(bo)頻(pin)率,這(zhe)就是(shi)調(diao)(diao)諧(xie)(xie)狀態,感應電(dian)(dian)壓達到最(zui)大值。如此進行,調(diao)(diao)諧(xie)(xie)與去調(diao)(diao)諧(xie)(xie)在標(biao)簽(qian)線圈(quan)上(shang)產(chan)生一個(ge)幅度調(diao)(diao)制信號(hao),讀(du)卡(ka)(ka)器(qi)檢測電(dian)(dian)壓波(bo)形包絡,就能重構來(lai)自標(biao)簽(qian)的數(shu)據(ju)信號(hao)。
門控管的開關頻率為70KHz,完成(cheng)全部154位(wei)數據約需(xu)2、2ms。在發(fa)送完(wan)全部數據后,器(qi)件(jian)進入100 ms的休眠模式(shi)(shi)。當(dang)一個標(biao)簽進(jin)入休眠模式(shi)(shi)時,讀(du)卡器(qi)可以去讀(du)取其它標(biao)簽的數據,不會產生(sheng)任何數據沖突。當(dang)然(ran),這個功能受到(dao)下列(lie)因(yin)素的影響:標(biao)簽至(zhi)讀(du)卡器(qi)的距(ju)離、兩者的方(fang)位、標(biao)簽的移動以及(ji)標(biao)簽的空(kong)間分布(bu)。