RFID简介及工作原理

伊海

RFID的组成部分是什么？

1.标签_标签也被称为电子标签或职能标签，它是内存带有天线的芯片，芯片中存储有能够识别目标的信息。RFID标签具有持久性，信息接收传播穿透性强，存储信息容量大、种类多等特点。有些RFID标签支持读写功能，目标物体的信息能随时被更新。2.解读器_分为手持和固定两种，由发送器，接收仪，控制模块和TRANSCEIVER组成，TRANSCEIVER和控制计算机或PLC连接从而实现它的沟通功能。解读器也有天线接收和传输信息。3.数据传输和处理系统

什么是同时识别功能？

标签上的数据是通过射频/无线电波的形式发送，并不要求目标物体在视野范围之内，加上处理数据块的特点，解读器能够达到每秒钟辨认1000个标签的速度。大多数RFID系统能够同时收集到天线范围内的大量标签数据。这种特性被称为同时识别功能。

RFID的工作原理是什么？

解读器通过接收标签发出的无线电波接收读取数据。最常见的是被动射频系统，当解读器遇见RFID标签时，发出电磁波，周围形成电磁场，标签从电磁场中获得能量激活标签中的微芯片电路，芯片转换电磁波，然后发送给解读器，解读器把它转换成相关数据。控制计算器就可以处理这些数据从而进行管理控制。在主动射频系统中，标签中装有电池在有效范围内活动。

RFID的优势是什么？

RFID通过自动的方式迅速简便无误的获得关于产品，地点，时间，交易的信息。不用接触，看见目标，即使物品被牢固包装或是环境不适，也不会影响它的识别功能。这是它有别于条形码的一大特点。另外，RFID并不仅仅是代码，它能够读写数据，能够在处理系统中储存资料，并可以将其连接到PC或PLC网络上。RFID能够提高数据质量，货物管理，资料持久保存等。RFID在供货链中的运用能够提高管理，加强终端对终端的连接。RFID的运作不需要人工介入，它无线运作，具有读写功能。

RFID是一种新发明吗？

RFID于二战期间就产生了，由於其成本昂贵一直没有能在商务应用中普及。直到近些年，人们才注意到RFID。如果射频标签的成本能被大大降低，它就能解决条形码所不能解决的很多问题。射频波能够穿透大多数的非金属材料，因此即使在防水的塑料包装中，它也能发挥作用。同时，射频标签能够储存任何一种产品的信息，并且具有良好的持久性。

既然RFID有这么多的优势，为什么并不是所有公司都在使用它？

很多公司已经投资于RFID系统中，利用它的优势。但是投资使用RFID仅仅限於货物在本公司内部流通时。这是因为除非A和B两个公司使用同一种RFID系统，由A公司储存在射频标签中的信息才能被B公司读取。但是，目前大多数公司都没有使用内控型品质管制，而RFID系统只有在内控型品质管制的公司才能发挥它的优势。另外一个原因就是成本，RFID阅读器价格在1000美元以上，公司需要上万个阅读器才能满足所有工厂，仓库，店铺的需要。这么昂贵的价格对於市场上形形色色价值只有几美元的商品来说，使用射频系统是不现实的。

被动，半主动和主动射频系统有什么区别？

主动射频系统利用标签中的内置电源在标签周围形成有效活动区，标签能够主动获得位置很低或高处以及距离较远的射频，并传送到解读器中。被动系统中，由解读器发出射频激活标签，被动系统需要较强的射频信号，所以当解读器和标签距离较近时才能发挥作用。半主动系统使用内部能量监测周围环境，但也需要解读器发出射频激活标签发出信号。半主动和被动的区别是半自动系统中有内部能量，标签能够发挥其他作用，例如监测周围环境的温度，震荡情况等，也可以扩展射频活动范围。

伊海

RFID的工作原理(图解)：

射频识别系统的基本模型如图8—1所示。

其中，电子标签又称为射频标签、应答器、数据载体；阅读器又称为读出装置，扫描器、通讯器、读写器(取决于电子标签是否可以无线改写数据)。电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合、在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递、数据的交换。
发生在阅读器和电子标签之间的射频信号的耦合类型有两种。
(1)电感耦合。变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定
律，如图所示。

(2) 电磁反向散射耦合：雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律

电感耦合方式一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率有：

125kHz、225kHz和13．56MHz。识别作用距离小于1m，典型作用距离为10～20cra。
电磁反向散射耦合方式一般适合于高频、微波工作的远距离射频识别系统。

典型的工作频率有：433MHz，915MHz，2．45GHz，5．8GHz。识别作用距离大于1m，典型作用距离为3—l0m

伊海

RFID系统中的频段特点及主要应用领域 对一个RFID系统来说，它的频段概念是指读写器通过天线发送、接收并识读的标签信号频率范围。从应用概念来说，射频标签的工作频率也就是射频识别系统的工作频率，直接决定系统应用的各方面特性。在RFID系统中，系统工作就像我们平时收听调频广播一样，射频标签和读写器也要调制到相同的频率才能工作。

射频标签的工作频率不仅决定着射频识别系统工作原理（电感耦合还是电磁耦合）、识别距离，还决定着射频标签及读写器实现的难易程度和设备成本。RFID应用占据的频段或频点在国际上有公认的划分，即位于ISM波段。

典型的工作频率有：125kHz、133kHz、13.56MHz、27.12MHz、433MHz、902MHz～928MHz、2.45GHz、5.8GHz等。

按照工作频率的不同，RFID标签可以分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)和微波等不同种类。

不同频段的RFID工作原理不同，LF和HF频段RFID电子标签一般采用电磁耦合原理，而UHF及微波频段的RFID一般采用电磁发射原理。目前国际上广泛采用的频率分布于4种波段，低频(125KHz)、高频(13.54MHz）、超高频（850MHz～910MFz）和微波（2.45GHz）。每一种频率都有它的特点，被用在不同的领域，因此要正确使用就要先选择合适的频率。

低频段射频标签，简称为低频标签，其工作频率范围为30kHz～300kHz。

典型工作频率有125KHz和133KHz。低频标签一般为无源标签，其工作能量通过电感耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得。低频标签与阅读器之间传送数据时，低频标签需位于阅读器天线辐射的近场区内。低频标签的阅读距离一般情况下小于1米。低频标签的典型应用有：动物识别、容器识别、工具识别、电子闭锁防盗（带有内置应答器的汽车钥匙）等。

中高频段射频标签的工作频率一般为3MHz～30MHz。

典型工作频率为13.56MHz。该频段的射频标签，因其工作原理与低频标签完全相同，即采用电感耦合方式工作，所以宜将其归为低频标签类中。另一方面，根据无线电频率的一般划分，其工作频段又称为高频，所以也常将其称为高频标签。鉴于该频段的射频标签可能是实际应用中最大量的一种射频标签，因而我们只要将高、低理解成为一个相对的概念，即不会造成理解上的混乱。为了便于叙述，我们将其称为中频射频标签。中频标签一般也采用无源设主，其工作能量同低频标签一样，也是通过电感（磁）耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得。标签与阅读器进行数据交换时，标签必须位于阅读器天线辐射的近场区内。中频标签的阅读距离一般情况下也小于1米。中频标签由于可方便地做成卡状，广泛应用于电子车票、电子身份证、电子闭锁防盗（电子遥控门锁控制器）、小区物业管理、大厦门禁系统等。

超高频与微波频段的射频标签简称为微波射频标签，其典型工作频率有433.92MHz、862(902)MHz～928MHz、2.45GHz、5.8GHz。

微波射频标签可分为有源标签与无源标签两类。工作时，射频标签位于阅读器天线辐射场的远区场内，标签与阅读器之间的耦合方式为电磁耦合方式。阅读器天线辐射场为无源标签提供射频能量，将有源标签唤醒。相应的射频识别系统阅读距离一般大于1m，典型情况为4m～6m，最大可达10m以上。阅读器天线一般均为定向天线，只有在阅读器天线定向波束范围内的射频标签可被读/写。由于阅读距离的增加，应用中有可能在阅读区域中同时出现多个射频标签的情况，从而提出了多标签同时读取的需求。目前，先进的射频识别系统均将多标签识读问题作为系统的一个重要特征。超高频标签主要用于铁路车辆自动识别、集装箱识别，还可用于公路车辆识别与自动收费系统中。

以目前技术水平来说，无源微波射频标签比较成功的产品相对集中在902MHz～928MHz工作频段上。

2.45GHz和5.8GHz射频识别系统多以半无源微波射频标签产品面世。半无源标签一般采用钮扣电池供电，具有较远的阅读距离。微波射频标签的典型特点主要集中在是否无源、无线读写距离、是否支持多标签读写、是否适合高速识别应用，读写器的发射功率容限，射频标签及读写器的价格等方面。对于可无线写的射频标签而言，通常情况下写入距离要小于识读距离，其原因在于写入要求更大的能量。微波射频标签的数据存储容量一般限定在2Kbits以内，再大的存储容量似乎没有太大的意义，从技术及应用的角度来说，微波射频标签并不适合作为大量数据的载体，其主要功能在于标识物品并完成无接触的识别过程。典型的数据容量指标有：1Kbits、128Bits、64Bits等。由Auto-ID Center制定的产品电子代码EPC的容量为90Bits。微波射频标签的典型应用包括移动车辆识别、电子闭锁防盗（电子遥控门锁控制器）、医疗科研等行业。

不同频率的标签有不同的特点，例如，低频标签比超高频标签便宜，节省能量，穿透废金属物体力强，工作频率不受无线电频率管制约束，最适合用于含水成分较高的物体，例如水果等；超高频作用范围广，传送数据速度快，但是比较耗能，穿透力较弱，作业区域不能有太多干扰，适用于监测港口、仓储等物流领域的物品；而高频标签属中短距识别，读写速度也居中，产品价格也相对便宜，比如应用在电子票证一卡通上。

目前，不同的国家对于相同波段，使用的频率也不尽相同。欧洲使用的超高频是868MHz，美国则是915MHz。日本目前不允许将超高频用到射频技术中。

目前在实际应用中，比较常用的是13.56MHz、860MHz～960MHz、2.45GHz等频段。

近距离RFID系统主要使用125KHz、13.56MHz等LF和HF频段，技术最为成熟；远距离RFID系统主要使用433MHz、860MHz～960MHz等UHF频段，以及2.45GHz、5.8GHz等微波频段，目前还多在测试当中，没有大规模应用。

我国在LF和HF频段RFID标签芯片设计方面的技术比较成熟，HF频段方面的设计技术接近国际先进水平，已经自主开发出符合ISO14443 Type A、Type B和ISO15693标准的RFID芯片，并成功地应用于交通一卡通和第二代身份证等项目中。

还你一世界

RFID必火！！！赞一个！