这篇文章带你透彻了解RFID射频识别系统

RFID射频识别技术

RFID 的英文全称是 Radio FrequencyIdentification，射频识别，又称电子标签，无线射频识别，感应式电子晶片，近接卡、感应卡、非接触卡、电子条码。

RFID 射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。

RFID 技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可在这样的环境中替代条码，例如用在工厂的流水线上跟踪物体。长距射频产品多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等。

RFID 系统构架

典型的RFID系统主要由阅读器、电子标签、RFID 中间件和应用系统软件 4 部分构成，一般我们把中间件和应用软件统称为应用系统。

RFID 的系统结构

在实际 RFID 解决方案中，RFID 系统都包含一些基本组件。组件分为硬件组件和软件组件。

从功能实现的角度观察，可将 RFID 系统分成边沿系统和软件系统两大部分，边沿系统主要是完成信息感知，属于硬件组件部分；软件系统完成信息的处理和应用；通信设施负责整个 RFID 系统的信息传递。

射频识别系统基本组成

1、电子标签

电子标签（Electronic Tag）也称也称应答器或智能标签（Smart Label），是一个微型的无线收发装置，主要由内置天线和芯片组成。

2、读写器

读写器是一个捕捉和处理 RFID 标签数据的设备，它可以是单独的个体，也可以嵌入到其他系统之中。读写器也是构成 RFID 系统的重要部件之一，由于它能够将数据写到 RFID 标签中，因此称为读写器。

读写器的硬件部分通常由收发机、微处理器、存储器、外部传感器 / 执行器，报警器的输入 / 输出接口、通信接口及电源等部件组成。

读写器组成示意图

3、控制器

控制器是读写器芯片有序工作的指挥中心，主要功能是：

与应用系统软件进行通信；执行从应用系统软件发来的动作指令；控制与标签的通信过程；基带信号的编码与解码；执行防碰撞算法；对读写器和标签之间传送的数据进行加密和解密；进行读写器与电子标签之间的身份认证；对键盘、显示设备等其他外部设备的控制。

其中，最重要的是对读写器芯片的控制操作。

4、读写器天线

天线是一种以电磁波形式把前端射频信号功率接收或辐射出去的设备，是电路与空间的界面器件，用来实现导行波与自由空间波能量的转化。在 RFID 系统中，天线分为电子标签天线和读写器天线两大类，分别承担接收能量和发射能量的作用。

RFID 系统读写器天线的特点是：

足够小以至于能够贴到需要的物品上；有全向或半球覆盖的方向性；能够给标签的芯片提供最大可能的信号；无论物品什么方向，天线的极化都能与读卡机的询问信号相匹配；具有鲁棒性；价格便宜。

在选择读写器天线时应考虑的主要因素有：

天线的类型；天线的阻抗；应用到物品上的 RF 的性能；在有其他物品围绕贴标签物品时 RF 的性能。

5、通信设施

通信设施为不同的 RFID 系统管理提供安全通信连接，是 RFID 系统的重要组成部分。通信设施包括有线或无线网络和读写器或控制器与计算机连接的串行通信接口。无线网络可以是个域网（PAN）（如蓝牙技术）、局域网（如 802.11x、WiFi），也可以是广域网（如 GPRS、3G 技术）或卫星通信网络（如同步轨道卫星 L 波段的 RFID 系统）。

RFID 系统的基本原理

1、基本原理

从电子标签到阅读器之间的通信及能量感应方式来看，系统一般可以分成两类，即电感耦合（InductiveCoupling）系统和电磁反向散射耦合（Backscatter Coupling）系统。电感耦合通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定律；电磁反向散射耦合，即雷达原理模型，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。

2、电感耦合型 RFID 系统

RFID 的电感耦合方式对应于 ISO/IEC 14443 协议。电感耦合电子标签由一个电子数据载体，通常由单个微芯片及用做天线的大面积的线圈等组成。

电感耦合方式的电子标签几乎都是无源工作的，在标签中的微芯片工作所需的全部能量由阅读器发送的感应电磁能提供。高频的强电磁场由阅读器的天线线圈产生，并穿越线圈横截面和线圈的周围空间，以使附近的电子标签产生电磁感应。

电感耦合型 RFID 系统的工作原理图

3、电磁反向散射 RFID 系统

（1）反向散射调制

雷达技术为 RFID 的反向散射耦合方式提供了理论和应用基础。当电磁波遇到空间目标时，其能量的一部分被目标吸收，另一部分以不同的强度散射到各个方向。在散射的能量中，一小部分反射回发射天线，并被天线接收（因此发射天线也是接收天线），对接收信号进行放大和处理，即可获得目标的有关信息。

当电磁波从天线向周围空间发射时，会遇到不同的目标。到达目标的电磁波能量的一部分（自由空间衰减）被目标吸收，另一部分以不同的强度散射到各个方向上去。反射能量的一部分最终会返回发射天线，称之为回波。在雷达技术中，可用这种反射波测量目标的距离和方位。

对 RFID 系统来说，可以采用电磁反向散射耦合工作方式，利用电磁波反射完成从电子标签到阅读器的数据传输。这种工作方式主要应用在 915MHz、2.45GNz 或更高频率的系统中。

（2）RFID 反向散射耦合方式

（编辑：应用网_阳江站长网）

【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容!