射频识别技术
射频识别（英语：Radio Frequency IDentification，缩写：RFID）是一种无线通信技术，可以通过无线电信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者光学接触。
RFID 系统的基本构成
RFID 系统概述
RFID 系统的基本组成
RFID 系统是由电子标签、读写器和系统高层构成。RFID系统是一种非接触式的自动识别系统，它通过射频无线信号自动识别目标对象，并获取相关数据。RFID系统一般由以下三部分组成：
- 电子标签：附着在物体上，用来标识物体，由芯片和天线组成，可以存储数据与收发射频无线信号，具有唯一的电子编码，存储物体的相关信息。
- 读写器：用来读写物体的信息，电子标签与读写提通过射频无线信号传递信息。工作时一般先由读写器发射特定的询问信号；电子标签接收到该信号后作出应答，应答信号中含有电子标签携带的数据信息；读写器接收到应答信号后将其传输给系统高层。
- 系统高层：管理多个电子标签与多个读写器之间的数据处理、交换、传输、存储过程。
RFID 系统的结构框图如下图所示：
RFID 系统的分类
按频率
- 低频系统：30kHz ~ 300kHz，常见的有 125kHz 和 134.2kHz，用于短距传输、低数据量的场合。
- 高频系统：3MHz ~ 30MHz，常见的有 6.75MHz 和 13.56MHz，用于短距传输、较大数据量的场合。
- 微波系统：大于 300MHz，常见的有 433MHz、860/960MHz、2.45GHz 和 5.8GHz，用于多标签同时操作、较长距传输、高读写速度的场合。
按供电方式
- 无源供电系统：标签内无电池，利用读写器发出的波束供电，用于短距传输、长寿命、工作环境要求低的场合。
- 有源供电系统：标签内有电池，电池为电子标签提供全部能量，用于要求高可靠性、远距传输的场合，但寿命不长、体积较大、成本较高。
- 半有源供电系统：标签内有电池，但电池仅对维持数据的电路及维持芯片工作电压的电路提供支持，电子标签不工作时休眠，当进度读写器范围内受射频信号激励时，标签进入工作状态，此时其能量主要来源于读写器的射频能量，内部电池主要用于弥补射频场强的不足。
按耦合方式
- 电感耦合方式：读写器与标签之间的射频信号传递采用变压器模型，电磁能量通过空间高频交变磁场实现耦合，理论依据是法拉第电磁感应定律。分为密耦合系统和遥耦合系统。密耦合系统典型工作范围为 0 ~ 1cm，工作于 0 ~ 30MHz；遥耦合系统典型工作范围为 15cm ~ 1m，可工作于 135kHz、6.75MHz、13.56MHz 或 27.125MHz。
- 电磁反向散射方式：读写器与电子标签之前的射频信号传递采用雷达模型，读写器发射出去的电磁波碰到电子标签后，电磁波被反射，同时携带回电子标签的额信息，理论依据是电磁波空间辐射原理。适用于微博系统，典型工作频率为 433MHz、860/960MHz、2.45GHz 和 5.8GHz，典型作用距离为 1m ~ 10m 甚至更远。
按技术方式
- 主动广播式：电子标签主动向外发射信息，读写器相当于只收不发的接收机，电子标签采用有源工作
- 被动倍频式：电子标签返回读写器的频率是读写器发射频率的 2 倍，读写器发射与接受占用两个不同的频点。
- 被动反射调制式：读写器发射查询信号，电子标签被动接收，但电子标签返回读写器的频率于读写器发射的频率相同。
按保存信息方式分类
- 只读电子标签：电子标签内部只有只读存储器（Read Only Memory，ROM），其信息在集成电路生产时以只读内存工艺注入，此后信息不能更改。
- 一次写入电子标签：电子标签内部有 ROM 和随机存储器（Random Access Memory，RAM），这种电子标签可以写入一次数据，其标识信息可在标签制造过程中写入，也可由用户自己写入，但一旦写入就不能再更改。
- 现场有线可改写电子标签：用户可通过访问电子标签的存储器进行读写操作。
- 现场无线可改写电子标签：电子标签一般为有源类型，用户可通过特定的改写指令用无线方式改写信息。
但系统档次分类
- 低档系统：一般为只读标签存储少量数据，电子标签功能简单、芯片体积小、功耗小、成本低、系统不能同时读取多个电子标签。
- 中档系统：中档系统的电子标签数据存储量较大，数据可读可写，系统可提供更多功能。
- 高档系统：一般带有密码功能，电子标签带有微处理器，可实现密码的复杂验证，系统功能完善。
按照工作方式分类
- 全双工和半双工工作方式：全双工表示电子标签和读写器之间可以在同一时刻互相传送信息；半双工表示电子标签与读写器之间可以双向传送信息，但在同一时刻只能向同一个方向传送信息。
- 时序工作方式：读写器辐射出的电磁场短时间周期性地断开，这些间隔倍电子标签识别出来，并被用于从电子标签到读写器的数据传输，这是一种典型的雷达工作方式。
电子标签
基本组成
- 芯片：具有一定的存储容量，可以存储被识别物体的相关信息，对标签接收的信号进行解调、解码等各种处理，并把标签需要返回的信号进行编码、调制等各种处理。
- 天线：收集读写器发射到空间的电磁波，并把标签本身的数据信号以电磁波的形式发射出去。
结构形式
- 卡片型电子标签 / 射频卡
- 我国第二代身份证
- 城市一卡通
- 门禁卡
- 银行卡
- 标签类电子标签
- 具有粘贴功能的电子标签
- 车辆自动收费电子标签
- 钥匙扣型电子标签
- 扎带型电子标签
- 手表型 / 腕带型电子标签
- 植入式电子标签 / 皮下芯片植入
- 动物跟踪标签
技术参数
- 标签机获得能量要求
- 标签信息的读写速度
- 标签信息的传输速率
- 标签信息的容量
- 后台式电子标签
- 前台式电子标签
- 标签的封装尺寸
- 标签的读写距离
- 标签的可靠性
- 标签的工作频率
- 标签的价格
功能模块
- 电源电路
- 时钟电路
- 数据输入和输出模块
- 存储器
- 只读标签存储器（Read Only Memory，ROM）
- 一次写入标签存储器（Random Access Memory，RAM）
- 可读写标签存储器
- 电可擦可编程只读存储器（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM）
- 具有静止存取功能的存储器（Static RAM，SRAM）
- 铁电存储器（Ferroelectric RAM，FRAM）
- 负载调制模块
- 天线
- 低频天线
- 高频天线
- 微波天线
封装
- 纸标签
- 塑料标签
- 玻璃标签
发展趋势
- 体积更小
- 成本更低
- 作用距离更远
- 无源可读写性能更加完善
- 适合高速移动物体的识别
- 多标签的读写功能
- 电磁场下自我保护功能更完善
- 智能性更强
- 加密特性更完善
- 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
- 带有传感器功能
读写器
基本组成
- 天线：将电磁波发射到空间，并收集电子标签的无线数据信号。
- 射频模块：用于基带信号与射频信号的相互转换，并与天线相连。既可将频率很低的基带信号转换为射频信号，然后传输至天线；又可将天线接受地射频信号转换为频率很低的基带信号。
- 控制模块：对发射信号进行编码、调制等各种处理，对接收信号进行解调、解码等各种处理；执行防碰撞算法；实现与后端应用程序的规范接口。
结构形式
- 固定式读写器
- OEM（Original Equipment Manufacturer，原始设备制造商）模块式读写器
- 手持便携式读写器
- 身份证阅读器和银行卡读卡器
- 工业读写器
- 发卡器
工作特点
- 电子标签与读写器之间的通信
- 读写器与系统高层之间的通信
- 读写器的识别能力
- 防碰撞识别能力
- 对移动物体的识别能力
- 读写器对有源电子标签的管理
- 读写器的适应性
- 应用软件的控制作用
技术参数
- 工作频率
- 输出功率
- 输出接口
- 读写器类型
- 工作方式
- 读写器优先或电子标签优先
功能模块
- 射频模块
- 基带信号处理模块
- 智能模块
- 天线
- 对称阵子天线
- 微带贴片天线
- 线圈天线
- 阵列天线
- 螺旋天线
- 八木天线
发展趋势
- 兼容性
- 接口多样化
- 采用新技术
- 智能天线
- 新的防碰撞算法
读写器管理技术
- 模块化和标准化
系统高层
将许多读写器获取的数据信息有效地整合起来，完成查询、管理与数据交换等功能。
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