RFID是什(shen)么(me) RFID技術的工作原(yuan)理 無線射(she)頻技術介紹
什么是RFID技術？
RFID射頻識(shi)別是一(yi)種非接(jie)觸式的自(zi)動(dong)識(shi)別技術，它通(tong)過射頻信號自(zi)動(dong)識(shi)別目標(biao)對(dui)象并(bing)獲取相關數據(ju)，識(shi)別工作(zuo)(zuo)無須人工干(gan)預，可(ke)工作(zuo)(zuo)于各(ge)種惡(e)劣(lie)環境。RFID技(ji)術可(ke)識(shi)別(bie)高速(su)運(yun)動物體(ti)并可(ke)同時(shi)識(shi)別(bie)多個標簽，操(cao)作快(kuai)捷方便。
埃森哲實驗室首席科學家弗格森認為RFID是一(yi)種突(tu)破(po)性的技術："第一，可以識別單(dan)個的非常(chang)具體的物(wu)體，而不是像條(tiao)形(xing)碼那樣只能(neng)識別一類物(wu)體；第二，其采用無線電射頻，可以透(tou)過外(wai)部材料讀取數據，而條(tiao)形(xing)碼必(bi)須靠激光來讀取信息；第三，可以同時對多個物(wu)體進行(xing)識讀，而條(tiao)形(xing)碼只能(neng)一個一個地讀。此外(wai)，儲存(cun)的信息量(liang)也非常(chang)大。"
什么是RFID的基本組成部分？
最基本的RFID系(xi)統由三部(bu)分(fen)組(zu)成：
標簽(Tag)：由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一(yi)的電子編碼(ma)，附著在(zai)物體上標識目標對象；
閱讀器(Reader)：讀取(有時還(huan)可(ke)以寫入)標(biao)簽信息的設備(bei)，可(ke)設計為(wei)手持式(shi)(shi)或(huo)固定(ding)式(shi)(shi)；
天線(Antenna)：在(zai)標簽和(he)讀取器間傳遞射頻信號。
一套完整的系(xi)統還需具備：數(shu)據傳輸和處理系(xi)統。
RFID技術的基本工作原理是什么？
RFID技術的(de)基(ji)本工作原理(li)并(bing)不(bu)復(fu)雜：標簽進入磁場(chang)后，接收(shou)解讀(du)器發出(chu)(chu)的(de)射頻信號，憑借感應電流(liu)所獲(huo)得的(de)能量發送出(chu)(chu)存儲在(zai)芯片中的(de)產品信息(xi)（Passive Tag，無源標簽或(huo)被動標簽），或(huo)者主動發送某一頻(pin)率的信(xin)號（Active Tag，有(you)源標簽或主動(dong)標簽）；解讀器讀取信息并解碼后(hou)，送至中(zhong)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(jian)議(yi)企業可(ke)考慮引入的十大策略技術(shu)之一(yi)，而中(zhong)間件（Middleware）可稱為(wei)是(shi)RFID運作的(de)中(zhong)樞，因為它可(ke)以加速關(guan)鍵應用的(de)問世。
RFID產業潛力無窮，應用(yong)的范(fan)圍遍(bian)及制造、物流、醫療、運輸、零售(shou)、國防(fang)等(deng)等(deng)。Gartner Group認為，RFID是2005年(nian)建議(yi)企業可考慮(lv)引入(ru)的十大策略技(ji)術之一(yi)，然(ran)而(er)其成功之關鍵除(chu)了標簽（Tag）的(de)價(jia)格、天(tian)線的(de)設(she)計、波段的(de)標準化、設(she)備的(de)認證之外，最重要的(de)是要有關鍵的(de)應用軟件（Killer Application），才能迅速推廣。而中間件（Middleware）可稱為(wei)是RFID運(yun)作(zuo)的中樞，因為(wei)它可(ke)以(yi)加速關鍵應用的問世。
是什么讓零售商如此推崇RFID？
據Sanford C、Bernstein公(gong)司的(de)零售業分析師估(gu)計，通過采用(yong)RFID，沃爾瑪(ma)每年可以節省(sheng)83、5億(yi)美元，其中大(da)部分是因為(wei)不需要人工查看進貨(huo)的(de)條碼而節省(sheng)的(de)勞動力成本。盡(jin)管另(ling)外一(yi)些分析師(shi)認為(wei)80億(yi)美元這個數字過于樂觀(guan)，但毫無疑問(wen)，RFID有助于解決零售業兩個最大的(de)難(nan)題：商品(pin)斷貨和損耗（因盜竊(qie)和供(gong)應鏈被攪亂而(er)損失的(de)產品(pin)），而(er)現在(zai)單是盜竊(qie)一項，沃爾瑪(ma)一年的(de)損失就差(cha)不多有20億美元，如果一家合法(fa)企(qi)業的營業額能達到這個數字，就可以在美國1000家最大企(qi)業的排行榜(bang)中(zhong)名列第694位。研究機構估(gu)計，這種(zhong)RFID技(ji)術能夠(gou)幫(bang)助把失竊(qie)和(he)存貨水平降低(di)25%。
RFID典型應用領域和具體應用
1、車輛自動識(shi)別治理
鐵路車號自動識別(bie)是射(she)頻(pin)識別(bie)技術最普遍的應用(yong)。
2、高速公路收(shou)費及智能交通系統
高速(su)公路(lu)自動收(shou)費(fei)(fei)(fei)系統是射(she)頻識(shi)別技術最成功的(de)(de)(de)應用之一(yi)，它充分體(ti)現(xian)了非接(jie)觸識(shi)別的(de)(de)(de)優勢(shi)。在車輛(liang)高速(su)通(tong)過收(shou)費(fei)(fei)(fei)站(zhan)的(de)(de)(de)同時完成繳費(fei)(fei)(fei)，解決了交通(tong)的(de)(de)(de)瓶(ping)頸(jing)問題，提(ti)(ti)高了車行速(su)度，避免擁堵，提(ti)(ti)高了收(shou)費(fei)(fei)(fei)結算效率。
3、貨物的跟蹤、治理及監(jian)控
射頻識(shi)別技術為貨物(wu)的跟(gen)蹤、治理及監控(kong)提供了快捷(jie)、準確、自動化(hua)的手段。以射頻識(shi)別技術為核(he)心的集裝箱(xiang)自動識(shi)別，成為全球范圍最大的貨物(wu)跟(gen)蹤治理應用。
4、倉儲(chu)、配送(song)等物流(liu)環節
射頻識別技術目前在倉(cang)儲(chu)、配(pei)送(song)等物流環(huan)(huan)節已有許多成功的(de)應用。隨著射頻識別技術在開放(fang)的(de)物流環(huan)(huan)節統一標準的(de)研究開發，物流業將(jiang)成為射頻識別技術最大的(de)受益行(xing)業。
5、電(dian)(dian)子錢包、電(dian)(dian)子票證(zheng)
射(she)(she)頻(pin)識別(bie)(bie)卡(ka)是射(she)(she)頻(pin)識別(bie)(bie)技術的(de)一個主要(yao)應用。射(she)(she)頻(pin)識別(bie)(bie)卡(ka)的(de)功能相當于電子錢包(bao)，實現非現金(jin)結算。目前主要(yao)的(de)應用在交通方面。
6、生產(chan)線產(chan)品加(jia)工過程自動控制
主要應用在大型工(gong)廠的自動化(hua)流水作業線上，實(shi)現(xian)自動控制(zhi)、監視，提高生產效(xiao)率，節(jie)約成(cheng)本。
7、動物跟蹤和治(zhi)理
射頻(pin)識(shi)別技術(shu)可用(yong)于(yu)動物跟蹤。在大型(xing)養殖(zhi)廠，可通過采用(yong)射頻(pin)識(shi)別技術(shu)建立飼養檔案、預防(fang)接種檔案等(deng)，達(da)(da)到高效、自(zi)動化治理牲畜(chu)的(de)目的(de)，同時為食品安(an)全提(ti)供了保障。射頻(pin)識(shi)別技術(shu)還可用(yong)于(yu)信鴿比賽(sai)、賽(sai)馬識(shi)別等(deng)，以準確(que)測定到達(da)(da)時間。
無源RFID標簽結構組成以及工作原理
無源RFID標簽本(ben)身不帶電池，依靠(kao)讀(du)卡器發(fa)送的電磁能量工(gong)作(zuo)。由于它結構(gou)簡單、經濟實用(yong)，因而(er)獲得廣泛的應用(yong)。無源(yuan)RFID標簽由(you)RFID IC、諧(xie)振電容C和(he)天線(xian)L組成(cheng)，天(tian)線與(yu)電容組成(cheng)諧(xie)振(zhen)回路，調諧(xie)在讀卡(ka)器的載波(bo)頻率，以獲(huo)得最佳性能。
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(ji)UHF）、2、45GHz以(yi)及5、8GHz。無源RFID主要使(shi)用(yong)前二種頻率。
RFID標簽結構
RFID標簽天線有兩種天線形式：（1）線繞電感(gan)天線；（2）在介質基板(ban)上壓印或印刷刻腐的盤旋(xuan)狀(zhuang)天(tian)線。天(tian)線形式(shi)由載波頻(pin)率、標簽封裝形式(shi)、性能和組裝成本等因素決定。例如(ru)，頻(pin)率小(xiao)于400KHz時需(xu)要mH級電感量(liang)，這類天線只能用線繞(rao)電感制(zhi)作；頻率在4~30MHz時(shi)，僅需幾個(ge)礖，幾圈線繞電感就可以(yi)，或使用介質基板上的(de)刻腐天線。
選擇天線后，下一步就是如何將硅IC貼接在天線上。IC貼接(jie)也(ye)有兩種基(ji)本方法(fa)：（1）使用板上芯片（COB）；（2）裸芯片直接貼接在天(tian)線(xian)上。前(qian)者常用(yong)于線(xian)繞天(tian)線(xian)；而后(hou)者用(yong)于刻腐天(tian)線(xian)。CIB是將諧振電(dian)容和RFID IC一起封裝(zhuang)在(zai)同一個管殼中，天線(xian)則用烙鐵或熔焊工(gong)藝連接在(zai)COB的2個外接端了上。由于大多數COB用于ISO卡，一種符合ISO標(biao)準厚度（0、76）規格的卡，因此COB的典型(xing)厚度(du)約(yue)為0、4mm。兩種常見(jian)的COB封裝形式(shi)是IST采用的IOA2（MOA2）和美國HEI公司采(cai)用的(de)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。采用倒裝(zhuang)工(gong)藝時，芯片焊盤(pan)上需制作專(zhuan)門的焊球，材(cai)料是金的，高度約25祄，然后將焊(han)球(qiu)倒裝(zhuang)(zhuang)在(zai)天線的印制(zhi)走(zou)線上(shang)。引(yin)線焊(han)接工(gong)藝較簡單，裸芯(xin)片直(zhi)接用引(yin)線焊(han)接在(zai)天線上(shang)，焊(han)接區再用黑色環(huan)氧(yang)樹脂密(mi)封。對小批量生產(chan)，這(zhe)種工(gong)藝的成本較低；而(er)對于大批量生產(chan)，最好采有(you)倒裝(zhuang)(zhuang)工(gong)藝。
基本工作原理
無線RFID標簽(qian)的(de)性能受標簽(qian)大小(xiao)，調制形(xing)式、電(dian)路Q值、器件功耗以(yi)及調(diao)制(zhi)深度(du)的(de)極大影響。下面簡(jian)要地介紹它的(de)工作原理(li)。
RFID IC內部備(bei)有一個154位存(cun)(cun)儲(chu)器，用以存(cun)(cun)儲(chu)標(biao)簽數據。IC內部還有一個通導電(dian)阻(zu)極低的調制門控管（CMOS），以一定頻率工作。當讀卡器發射(she)電(dian)(dian)磁波，使標簽(qian)天線電(dian)(dian)感式(shi)電(dian)(dian)壓達到VPP時，器件(jian)工(gong)作，以曼徹斯特格式將數據發送回去(qu)。
數(shu)(shu)據(ju)發送是通過調(diao)(diao)諧(xie)(xie)(xie)(xie)與(yu)去(qu)調(diao)(diao)諧(xie)(xie)(xie)(xie)外(wai)部諧(xie)(xie)(xie)(xie)振回路來完成(cheng)的。具體過程如(ru)(ru)下：當(dang)數(shu)(shu)據(ju)為邏(luo)輯高(gao)電平(ping)時(shi)，門控管截(jie)止，將調(diao)(diao)諧(xie)(xie)(xie)(xie)電路調(diao)(diao)諧(xie)(xie)(xie)(xie)于讀(du)卡器的截(jie)波頻率(lv)，這就是調(diao)(diao)諧(xie)(xie)(xie)(xie)狀態，感應電壓達到最大值。如(ru)(ru)此進行(xing)，調(diao)(diao)諧(xie)(xie)(xie)(xie)與(yu)去(qu)調(diao)(diao)諧(xie)(xie)(xie)(xie)在標(biao)簽線(xian)圈上產(chan)生一(yi)個幅度調(diao)(diao)制信號，讀(du)卡器檢測電壓波形包(bao)絡(luo)，就能重構來自(zi)標(biao)簽的數(shu)(shu)據(ju)信號。
門控管的開關頻率為70KHz，完成全(quan)部154位數據(ju)約(yue)需2、2ms。在發送完全部數據(ju)后，器件進入100 ms的(de)休眠(mian)(mian)模式。當一個標簽進入(ru)休眠(mian)(mian)模式時(shi)，讀卡(ka)器(qi)(qi)可以去讀取其它標簽的(de)數據，不會產生任何數據沖突。當然，這(zhe)個功能受到(dao)下列因素的(de)影(ying)響：標簽至(zhi)讀卡(ka)器(qi)(qi)的(de)距離、兩者的(de)方(fang)位、標簽的(de)移動(dong)以及標簽的(de)空間(jian)分布(bu)。
