RFID是(shi)什么 RFID技(ji)術的工作原理 無(wu)線射頻技(ji)術介紹

什么是RFID技術？

RFID射頻(pin)識(shi)(shi)別是(shi)一種(zhong)非接觸式的(de)自(zi)動識(shi)(shi)別技(ji)術，它通過射頻(pin)信號(hao)自(zi)動識(shi)(shi)別目標對象并獲取相關數據，識(shi)(shi)別工作(zuo)無須人工干(gan)預，可工作(zuo)于各種(zhong)惡(e)劣環境(jing)。RFID技術可識(shi)別(bie)高(gao)速運動物體(ti)并可同時識(shi)別(bie)多個標簽，操(cao)作快捷方便。

埃森哲實驗室首席科學家弗格森認為RFID是(shi)一種突破性的技術："第(di)一(yi)(yi)，可(ke)以(yi)識(shi)別單個的(de)非常具體的(de)物(wu)體，而(er)不是(shi)像條(tiao)形碼那樣只(zhi)能識(shi)別一(yi)(yi)類物(wu)體；第(di)二，其(qi)采用無線電射(she)頻，可(ke)以(yi)透(tou)過外部材料讀(du)取(qu)數據，而(er)條(tiao)形碼必須靠激光來讀(du)取(qu)信息；第(di)三，可(ke)以(yi)同時對多個物(wu)體進行識(shi)讀(du)，而(er)條(tiao)形碼只(zhi)能一(yi)(yi)個一(yi)(yi)個地讀(du)。此外，儲存(cun)的(de)信息量也非常大(da)。"

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(you)耦合元件(jian)及芯片組成，每(mei)個標簽具(ju)有唯一的電子編碼，附著(zhu)在物體上(shang)標識目(mu)標對象；

閱讀器(Reader)：讀取(有(you)時(shi)還可以(yi)寫入(ru))標簽信(xin)息(xi)的設備，可設計為(wei)手持(chi)式或固(gu)定式；

天線(Antenna)：在標簽和讀(du)取(qu)器間傳(chuan)遞射(she)頻(pin)信號。

一(yi)套完整的系(xi)統還需具(ju)備(bei)：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技術的基(ji)本工作原(yuan)理并不復(fu)雜：標簽進入磁場后，接(jie)收解讀器發(fa)(fa)出(chu)的射頻信(xin)號，憑借感應電流所獲得的能量發(fa)(fa)送出(chu)存儲在芯(xin)片中的產品信(xin)息(xi)（Passive Tag，無源標(biao)簽或(huo)被動標(biao)簽），或(huo)者主動發送某一頻(pin)率的信號（Active Tag，有源標(biao)(biao)簽或主動標(biao)(biao)簽）；解(jie)讀(du)器讀(du)取信(xin)息并解(jie)碼后，送至(zhi)中央信(xin)息系統進(jin)行有關數據處(chu)理。

什么是RFID中間件？

RFID是2005年建議企業可考慮引入的十大(da)策略技術之一，而(er)中間(jian)件(jian)（Middleware）可稱(cheng)為是(shi)RFID運作的中樞，因為它(ta)可(ke)以加速關鍵應(ying)用的問世。

RFID產(chan)業潛力(li)無窮，應用的范圍遍及制造、物流、醫(yi)療、運(yun)輸(shu)、零售、國防等等。Gartner Group認(ren)為(wei)，RFID是2005年建(jian)議企業可考慮引入的十大策略技術之(zhi)一，然而其成功(gong)之(zhi)關鍵(jian)除了標簽（Tag）的(de)價格、天線的(de)設計、波(bo)段(duan)的(de)標準化、設備的(de)認證之外(wai)，最重要(yao)的(de)是要(yao)有關鍵的(de)應(ying)用軟件(jian)（Killer Application），才能迅速推(tui)廣。而中間件（Middleware）可(ke)稱(cheng)為是RFID運作(zuo)的中樞，因為它可以(yi)加(jia)速關鍵應用(yong)的問世。

是什么讓零售商如此推崇RFID？

據Sanford C、Bernstein公司(si)的零售業(ye)分析師估(gu)計，通過采用(yong)RFID，沃爾瑪每年可以節省83、5億美元，其中大(da)部分(fen)是因(yin)為(wei)不需要人(ren)工查看進貨的(de)(de)條碼而節省的(de)(de)勞動(dong)力成本。盡管另外一些(xie)分(fen)析師認為(wei)80億美元這個數字過(guo)于樂觀，但毫無(wu)疑問(wen)，RFID有助(zhu)于解(jie)決零售(shou)業兩個最大的難題：商品(pin)斷貨和損(sun)耗(hao)（因盜(dao)竊(qie)和供應鏈被攪(jiao)亂而(er)損(sun)失的產品(pin)），而(er)現在單是盜(dao)竊(qie)一項，沃爾瑪一年的損(sun)失就差不多有20億美(mei)元，如果一家合法企業的營業額能達到這個數字，就可以在(zai)美(mei)國1000家最大(da)企(qi)業的排行榜中名列第(di)694位。研(yan)究機構估計，這種RFID技術能夠幫助把失竊和存貨水(shui)平(ping)降(jiang)低25%。

RFID典型應用領域和具體應用

1、車輛(liang)自動識別(bie)治(zhi)理

鐵路車號自動(dong)識別是射(she)頻(pin)識別技術最(zui)普遍(bian)的(de)應(ying)用。

2、高速公路收費及智能交通系(xi)統

高(gao)速(su)公路自動收(shou)費(fei)(fei)系統是射頻識別(bie)(bie)技術(shu)最成(cheng)(cheng)功的(de)應用之一，它充分體現了(le)(le)非接觸識別(bie)(bie)的(de)優勢。在車輛高(gao)速(su)通(tong)(tong)過收(shou)費(fei)(fei)站的(de)同時完成(cheng)(cheng)繳費(fei)(fei)，解決(jue)了(le)(le)交通(tong)(tong)的(de)瓶(ping)頸問題，提高(gao)了(le)(le)車行(xing)速(su)度，避免擁堵(du)，提高(gao)了(le)(le)收(shou)費(fei)(fei)結算效率。

3、貨物(wu)的跟蹤、治理及監控

射頻識別(bie)技(ji)(ji)術(shu)為(wei)貨物(wu)(wu)的(de)跟蹤、治理及(ji)監(jian)控提供了快捷、準確、自動化的(de)手段。以射頻識別(bie)技(ji)(ji)術(shu)為(wei)核(he)心的(de)集裝箱自動識別(bie)，成為(wei)全球(qiu)范(fan)圍最大(da)的(de)貨物(wu)(wu)跟蹤治理應用。

4、倉儲、配(pei)送等物(wu)流環節

射頻(pin)識別(bie)技術(shu)目(mu)前(qian)在倉儲(chu)、配(pei)送等物流(liu)環節(jie)已有許多成功(gong)的應用。隨(sui)著射頻(pin)識別(bie)技術(shu)在開(kai)放的物流(liu)環節(jie)統一標準的研究開(kai)發，物流(liu)業(ye)將成為射頻(pin)識別(bie)技術(shu)最大的受益行業(ye)。

5、電(dian)子錢包、電(dian)子票證

射頻識(shi)(shi)別卡(ka)是射頻識(shi)(shi)別技術的(de)一個(ge)主要(yao)應用。射頻識(shi)(shi)別卡(ka)的(de)功(gong)能相當(dang)于電子錢包，實現(xian)非現(xian)金結(jie)算。目前主要(yao)的(de)應用在交通方面。

6、生產線產品加工(gong)過程(cheng)自(zi)動控制

主要(yao)應用(yong)在(zai)大型工廠(chang)的自動化(hua)流水(shui)作業線上，實現(xian)自動控制、監視(shi)，提高(gao)生產(chan)效率，節約成本。

7、動物跟(gen)蹤和治理

射(she)頻(pin)識別技(ji)術可(ke)用于動物跟蹤。在大型養殖廠(chang)，可(ke)通過采用射(she)頻(pin)識別技(ji)術建立飼養檔(dang)案、預防接種檔(dang)案等，達到(dao)高效、自(zi)動化(hua)治理牲(sheng)畜的目的，同時為食品安全提供了(le)保障。射(she)頻(pin)識別技(ji)術還可(ke)用于信鴿比賽、賽馬識別等，以準確測定(ding)到(dao)達時間。

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(dian)池，依靠讀(du)卡(ka)器(qi)發送的(de)電(dian)磁能量工作。由于它結構簡單、經濟實用(yong)(yong)，因而獲得廣泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)(yong)。無源RFID標(biao)簽由RFID IC、諧振電容(rong)C和天線L組成，天(tian)線(xian)與電容(rong)組成諧振回(hui)路，調諧在讀(du)卡器的載波頻率，以獲(huo)得最佳(jia)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(wei)135KHz、13、56MHz、43、3-92MHz、860-930MHz（即UHF）、2、45GHz以及5、8GHz。無源(yuan)RFID主要(yao)使用前二種頻率。

RFID標簽結構

RFID標簽天線有兩種(zhong)天線形式(shi)：（1）線繞電感天(tian)線；（2）在介質基(ji)板上壓印或印刷刻腐(fu)的盤旋狀(zhuang)天線。天線形(xing)(xing)式由載波頻率(lv)、標簽封裝(zhuang)形(xing)(xing)式、性能和組裝(zhuang)成(cheng)本等因素決定。例如，頻率(lv)小(xiao)于400KHz時需要mH級電感量，這(zhe)類天線只能用線繞電感制(zhi)作；頻率(lv)在4~30MHz時，僅需幾(ji)個礖(yu)，幾(ji)圈(quan)線繞電感就可(ke)以，或(huo)使用介質基板(ban)上的刻腐天線。

選擇天線后，下一步就是如何將硅IC貼接在天(tian)線上(shang)。IC貼接(jie)也有兩(liang)種(zhong)基本方(fang)法：（1）使用板(ban)上芯片（COB）；（2）裸芯片直接(jie)貼接(jie)在天線(xian)上(shang)。前(qian)者常用于線(xian)繞(rao)天線(xian)；而后者用于刻(ke)腐(fu)天線(xian)。CIB是將(jiang)諧振(zhen)電容和RFID IC一起封(feng)裝在同一個管(guan)殼中，天線則用烙(luo)鐵或熔焊工藝連接在COB的2個外(wai)接(jie)端了上。由于(yu)大多(duo)數COB用于ISO卡，一種(zhong)符合ISO標(biao)準厚度（0、76）規格(ge)的卡，因(yin)此COB的典型厚度約為0、4mm。兩種常見的(de)COB封裝(zhuang)形式是(shi)IST采用的IOA2（MOA2）和美國HEI公司采用的(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(dao)裝(zhuang)工藝。采用倒(dao)裝(zhuang)工藝時，芯(xin)片焊(han)盤上需制作專門(men)的焊(han)球(qiu)，材料是金的，高度(du)約25祄，然后將焊(han)球倒裝(zhuang)在天(tian)線(xian)的印(yin)制走線(xian)上。引線(xian)焊(han)接工藝較(jiao)(jiao)簡單，裸芯片(pian)直接用引線(xian)焊(han)接在天(tian)線(xian)上，焊(han)接區(qu)再(zai)用黑色環氧(yang)樹脂密封(feng)。對(dui)小批(pi)量生產，這(zhe)種工藝的成(cheng)本較(jiao)(jiao)低；而對(dui)于(yu)大(da)批(pi)量生產，最好采有(you)倒裝(zhuang)工藝。

基本工作原理

無線RFID標簽的性能受標簽大小，調制形式、電路Q值、器件功耗以及(ji)調制深度的極大影響。下(xia)面(mian)簡要地介紹它(ta)的工作原理(li)。

RFID IC內(nei)部(bu)備有一個154位存儲(chu)器，用(yong)以存儲(chu)標簽數據。IC內部還有一個(ge)通導(dao)電阻(zu)極低(di)的(de)調制門(men)控(kong)管（CMOS），以(yi)一定(ding)頻率工作。當讀卡器發射(she)電磁波(bo)，使標簽天線電感(gan)式電壓達到VPP時，器件(jian)工作(zuo)，以(yi)曼徹斯特(te)格式將數(shu)據發(fa)送回去。

數據發送是(shi)通(tong)過調諧(xie)與去調諧(xie)外部(bu)諧(xie)振回路來完成的。具(ju)體過程如下：當數據為邏輯高(gao)電平時，門控管(guan)截止，將(jiang)調諧(xie)電路調諧(xie)于讀卡(ka)器(qi)的截波頻(pin)率，這就(jiu)是(shi)調諧(xie)狀態，感應電壓達到最大值。如此進(jin)行(xing)，調諧(xie)與去調諧(xie)在標(biao)簽線圈上(shang)產生一個(ge)幅度調制(zhi)信(xin)號，讀卡(ka)器(qi)檢(jian)測電壓波形(xing)包(bao)絡，就(jiu)能重(zhong)構來自標(biao)簽的數據信(xin)號。

門控管的開關頻率為70KHz，完成全(quan)部154位數(shu)據約需2、2ms。在發送完(wan)全(quan)部數據(ju)后，器(qi)件進(jin)入100 ms的(de)(de)休眠模式(shi)。當(dang)一個標(biao)(biao)(biao)簽(qian)進入休眠模式(shi)時，讀(du)卡器(qi)可以(yi)去(qu)讀(du)取其它標(biao)(biao)(biao)簽(qian)的(de)(de)數(shu)據，不會(hui)產生任(ren)何數(shu)據沖突(tu)。當(dang)然，這(zhe)個功能受(shou)到下列(lie)因(yin)素的(de)(de)影響：標(biao)(biao)(biao)簽(qian)至讀(du)卡器(qi)的(de)(de)距離、兩者的(de)(de)方位、標(biao)(biao)(biao)簽(qian)的(de)(de)移動以(yi)及標(biao)(biao)(biao)簽(qian)的(de)(de)空間分布。

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