射频识别技术(RFID)基础理论.ppt

RFID基础理论RFID基本认知基本认知RFID应用认知应用认知RFID单元化技术单元化技术RFID系统技术系统技术RFID基本认知基本认知nRFID基本概念基本概念 1.什么是射频识别技术？什么是射频识别技术？RFID射频识别（射频识别（Radio Frequency Identification）是一种非接触式的自动识别技术，）是一种非接触式的自动识别技术，它利用射频信号通过空间耦合实现非接触信息传递它利用射频信号通过空间耦合实现非接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。识别工并通过所传递的信息达到识别目的的技术。识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操操作快捷方便。作快捷方便。2、射频识别技术的特点射频识别技术的特点 射频识别技术具有体积小、信息量大、寿命长、射频识别技术具有体积小、信息量大、寿命长、可读写、保密性好、抗恶劣环境、不受方向和位置影可读写、保密性好、抗恶劣环境、不受方向和位置影响、识读速度快、识读距离远、可识别高速运动物体、响、识读速度快、识读距离远、可识别高速运动物体、可重复使用等特点，支持快速读写、非可视识别、多可重复使用等特点，支持快速读写、非可视识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理。目标识别、定位及长期跟踪管理。RFID技术与网络定技术与网络定位和通信技术相结合，可实现全球范围内物资的实时位和通信技术相结合，可实现全球范围内物资的实时管理跟踪与信息共享。管理跟踪与信息共享。埃森哲（全球最大咨询公司）实验室首席科学家埃森哲（全球最大咨询公司）实验室首席科学家弗格森认为弗格森认为 RFID是一种突破性的技术：是一种突破性的技术：“第一，可第一，可以识别单个的非常具体的物体，而不是像条形码那样以识别单个的非常具体的物体，而不是像条形码那样只能识别一类物体；第二，其采用无线电射频，可以只能识别一类物体；第二，其采用无线电射频，可以透过外部材料读取数据，而条形码必须靠激光来读取透过外部材料读取数据，而条形码必须靠激光来读取信息；第三，可以同时对多个物体进行识读，而条形信息；第三，可以同时对多个物体进行识读，而条形码只能一个一个地读。此外，储存的信息量也非常大。码只能一个一个地读。此外，储存的信息量也非常大。n电磁学基础电磁学基础 在射频识别系统中，射频标签与读写器之间，通在射频识别系统中，射频标签与读写器之间，通过两者的天线架起空间电磁波传输的通道，通过电感过两者的天线架起空间电磁波传输的通道，通过电感耦合或电磁耦合的方式，实现能量和数据信息的传输。耦合或电磁耦合的方式，实现能量和数据信息的传输。发生在阅读器和电子标签之间的射频信号的耦合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。类型有两种。（1）电感耦合：）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，如下图所示。（2）电磁反向散射耦合：）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。电磁反向散射耦合方式一般适合于高射频识别系统。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。频、微波工作的远距离射频识别系统。电磁与电感耦合的差别电磁与电感耦合的差别 在电磁耦合方式中，阅读器的天线将阅读器产生在电磁耦合方式中，阅读器的天线将阅读器产生的读写射频能量以电磁波的方式发送到定向的空间范的读写射频能量以电磁波的方式发送到定向的空间范围内，形成阅读器的有效阅读区域，位于阅读器有效围内，形成阅读器的有效阅读区域，位于阅读器有效阅读区域中的射频标签从阅读器天线发出的电磁场中阅读区域中的射频标签从阅读器天线发出的电磁场中提取工作能源，并通过射频标签的内部电路及标签天提取工作能源，并通过射频标签的内部电路及标签天线将标签内存的数据信息传送到阅读器，阅读器对信线将标签内存的数据信息传送到阅读器，阅读器对信号解码后送计算机系统进行处理。电磁与电感耦合的号解码后送计算机系统进行处理。电磁与电感耦合的差别在于电磁耦合方式中阅读器将射频能量以电磁波差别在于电磁耦合方式中阅读器将射频能量以电磁波的形式发送出去。的形式发送出去。在电感耦合方式中，阅读器将射频能量束缚在阅在电感耦合方式中，阅读器将射频能量束缚在阅读器电感线圈周围，通过交变闭合的线圈磁场，沟通读器电感线圈周围，通过交变闭合的线圈磁场，沟通阅读器线圈与射频标签之间的射频通道，没有向空间阅读器线圈与射频标签之间的射频通道，没有向空间辐射电磁能量。辐射电磁能量。射频识别系统中射频标签与读写器之间射频识别系统中射频标签与读写器之间的作用距离是射频识别系统中的一个重要问的作用距离是射频识别系统中的一个重要问题。根据射频识别系统作用距离的远近情况，题。根据射频识别系统作用距离的远近情况，射频识别系统可分为密耦合、遥耦合和远距射频识别系统可分为密耦合、遥耦合和远距离三类。离三类。1.天线场区的概念天线场区的概念 （1）无功近场区）无功近场区 无功近场区又称为电抗近场区。它无功近场区又称为电抗近场区。它是天线辐射场中紧邻天线口径的一个场是天线辐射场中紧邻天线口径的一个场区域。在该区域中电抗性贮能场占主导区域。在该区域中电抗性贮能场占主导地位，其中的电场与磁场的转换类似于地位，其中的电场与磁场的转换类似于变压器中的电磁、磁电之间场的转换。变压器中的电磁、磁电之间场的转换。在该区域中束缚于天线的电磁场未曾做在该区域中束缚于天线的电磁场未曾做功（只是进行相互交换），因而称为无功（只是进行相互交换），因而称为无功近场区。功近场区。（2）辐射近场区）辐射近场区 越过电抗近场区就是辐射场区，辐射场越过电抗近场区就是辐射场区，辐射场区的电磁场已脱离了天线的束缚并作为电磁区的电磁场已脱离了天线的束缚并作为电磁波进入空间。在辐射近场区中，辐射场占优波进入空间。在辐射近场区中，辐射场占优势，并且辐射场的角度分布与距天线口径的势，并且辐射场的角度分布与距天线口径的距离有关。距离有关。2.耦合类型（1）密耦合系统密耦合的的作用距离是密耦合的的作用距离是1cm以下，是利以下，是利用射频标签与读写器之间的电感耦合构成无用射频标签与读写器之间的电感耦合构成无接触的空间信息传输射频通道工作的，工作接触的空间信息传输射频通道工作的，工作频率一般在频率一般在30MHZ以下。以下。在密耦合系统（也称变压器方式）中，在密耦合系统（也称变压器方式）中，阅读器一方的天线相当于变压器的初级线圈，阅读器一方的天线相当于变压器的初级线圈，射频标签一方的天线相当于变压器的次级，射频标签一方的天线相当于变压器的次级，耦合磁场在阅读器线圈初级与射频标签线圈耦合磁场在阅读器线圈初级与射频标签线圈次级之间构成闭合回路。电感耦合方式是低次级之间构成闭合回路。电感耦合方式是低频近距离无接触射频识别系统的一般耦合原频近距离无接触射频识别系统的一般耦合原理。理。密耦合系统中射频标签一般是无源标签，密耦合系统中射频标签一般是无源标签，天线场区：为无功近场区，天线场区：为无功近场区，能量传输：通过电感耦合方式来实现。国能量传输：通过电感耦合方式来实现。国际标准可参考的有际标准可参考的有ISO10536.数据数据传输：是通过电感（磁场）耦合或电传输：是通过电感（磁场）耦合或电容（电场）耦合的负载调制实现。容（电场）耦合的负载调制实现。负载调制的概念负载调制的概念 对于电感耦合系统，射频标签天线上的对于电感耦合系统，射频标签天线上的负载电阻的接通和断开，将反映在读写器天负载电阻的接通和断开，将反映在读写器天线上的电压发生变化，从而实现远距离射频线上的电压发生变化，从而实现远距离射频标签对读写器天线上的电压进行振幅调制，标签对读写器天线上的电压进行振幅调制，人们通过数据控制负载电压的变化，这些数人们通过数据控制负载电压的变化，这些数据就能够从射频标签传输到读写器，这种数据就能够从射频标签传输到读写器，这种数据传输方式称作负载调制。据传输方式称作负载调制。（2）遥耦合系统遥耦合与密耦合不同之处是不可能采用电容耦遥耦合与密耦合不同之处是不可能采用电容耦合，一般又称为电感耦合。遥耦合又可分为近耦合，一般又称为电感耦合。遥耦合又可分为近耦合（典型作用距离为合（典型作用距离为15厘米）和疏耦合（典型作厘米）和疏耦合（典型作用距离为用距离为1M）两类。）两类。国际标准可参考的有国际标准可参考的有ISO14443（近耦合）和（近耦合）和ISO15693（疏耦合）（疏耦合）遥耦合标签几乎是无源标签，通常是由遥耦合标签几乎是无源标签，通常是由单个芯片以及作为天线的大面积线圈所组成。单个芯片以及作为天线的大面积线圈所组成。天线场区：为无功近场区，天线场区：为无功近场区，能量传输：通过电感耦合方式来实现。能量传输：通过电感耦合方式来实现。数据传输：也是通过电感（磁场）耦合的数据传输：也是通过电感（磁场）耦合的负载调制实现。遥耦合系统目前仍是低成本负载调制实现。遥耦合系统目前仍是低成本射频识别系统的主流，其典型工作频率为射频识别系统的主流，其典型工作频率为13.56MHZ。（3）远距离系统 远距离系统的工作距离从几米到几十米，远距离系统的工作距离从几米到几十米，个别系统具有更远的作用距离。典型的工作个别系统具有更远的作用距离。典型的工作频率有频率有915MHZ、2.45GHZ等，可参考的国等，可参考的国际标准有际标准有ISO10374、ISO18000-4-5-6等。等。天线场区：辐射远场区天线场区：辐射远场区 远距离系统均是利用射频标签与读写器远距离系统均是利用射频标签与读写器之间的电磁耦合（电磁波发射与反射）构成之间的电磁耦合（电磁波发射与反射）构成无接触的空间信息传输射频通道工作的。采无接触的空间信息传输射频通道工作的。采用反射调制工作方式实现射频标签到读写器用反射调制工作方式实现射频标签到读写器的数据传输。的数据传输。3.射频识别系统空间传输通道中发生的过程可归结为三种事件模型：（1）能量是时序得以实现的基础。（2）时序是数据交换的实现方式。（3）数据交换是目的。4.能量。阅读器向射频标签供给射频能量。无源标签：工作能量来自阅读器射频能量。半有源标签：阅读器的射频能量起到唤醒标签转入工作状态的作用。有源标签：不需利用阅读器的射频能量。5.时序（1）双向系统（阅读器向标签发送命令和数据，标签向阅读器返回所存储的数据）阅读器先讲方式射频标签先讲方式（2）多标签识别系统一般情况下，采用阅读器先讲方式，阅读器通过发出一系列的隔离指令，使得读出范围内的多个射频标签逐一或逐批地被隔离（令其睡眠）出去，最后保留一个处于活动状态的标签与阅读器建立无冲撞的通信。6.数据传输（1）从阅读器向射频标签方向的数据交换从射频标签存储信息的注入方式来分，可分为有线写入方式和无线写入方式两种情况。从阅读器向射频标签是否发送命令来分，可分为射频标签只能接受能量激励和既接受能量激励也接受阅读器代码命令。（2）从射频标签向阅读器方向的数据交换。其工作方式包括：射频标签收到阅读器发送的射频能量时被激活，并向阅读器反射标签存储的信息（此方式属单向通信）。射频标签收到阅读器发送的射频能量被激励后，根据阅读器发送的指令转入发送数据状态或“休眠”状态（此方式为半双工双向通信）。nRFIDRFID系统组成系统组成 中间件中间件及应用及应用软件软件数据协议处理器数据协议处理器标签驱动标签驱动(射频单元射频单元)应用系统应用系统应用系统应用系统读写器读写器读写器读写器电子标签电子标签电子标签电子标签响应单元响应单元编码编码存存储储器器解码解码物物理理接接口口(调调制制解解调调)读数据读数据写数据写数据命令命令查询查询写入写入读取读取应用程序接口应用程序接口应用程序接口应用程序接口(API)(API)(API)(API)空中接口空中接口空中接口空中接口(Air Interface)(Air Interface)(Air Interface)(Air Interface)芯片芯片天线天线封装封装数据数据能量能量射频识别系统的工作原理射频识别系统的工作原理 RFID工作原理模型工作原理模型应用系统射频标签编码调制解码读写器应用接口空中接口空中接口 射频识别系统的工作原理是利用射频标签与射频读写射频识别系统的工作原理是利用射频标签与射频读写之间的射频信号及其空间耦合、传输特性，实现对静之间的射频信号及其空间耦合、传输特性，实现对静止的、移动的待识别物品的自动识别。止的、移动的待识别物品的自动识别。n读写器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当标读写器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当标签进入发射天线工作区域时产生感应电流，标签获得签进入发射天线工作区域时产生感应电流，标签获得能量被启动。能量被启动。n标签将自身编码等信息透过卡内天线发送出去。标签将自身编码等信息透过卡内天线发送出去。n读读写写器器接接收收天天线线接接收收到到从从标标签签发发送送来来的的载载波波信信号号，经经天天线线调调节节器器传传送送到到读读写写器器，读读写写器器对对接接收收的的信信号号进进行行解调和译码然后送到后台软件系统处理。解调和译码然后送到后台软件系统处理。n后后台台软软件件系系统统根根据据逻逻辑辑运运算算判判断断，针针对对不不同同的的设设定定做做出出相相应应的的处处理理和和控控制制，发发出出指指令令信信号号控控制制执执行行相相应应的的动作。动作。RFID 应用认知应用认知nRFIDRFID典型应用案例典型应用案例 香港国际机场香港国际机场在传统的行李条码化管理方式下，机场工作人员需要使用手持条码扫描器近距离扫描行李标签，才能识读到行李的相关信息。这种工作方式不仅效率较低，同时，由于条码标签容易污损，导致出错率较高。和条码相比，在旅客行李上粘贴RFID行李标签后，超高频RFID读写器可以远距离并可从不同角度识别行李标签的ID，识读速度更快，结果更准确。此外，RFID行李标签的信息存储量也比条码多。据测试结果显示，使用条码行李标签的准确扫描率为80%，而使用RFID行李标签后，机场行李处理速度大大提高，有效识读率达到97%（RFID射频快报注：受部分金属行李箱的干扰影响），能够节省5%的时间、人手及营运能力，每天可多处理2000件离港行李。问题处理量；每年1600万件转运行李跟踪行李直至ULD的流程效率较低n适用于行李传送装置、适用于行李传送装置、ULD、传送、传送带和移动应用的带和移动应用的 Symbol RFID 解解决方案决方案n所有的航空公司、所有的行李、所有的航空公司、所有的行李、100 多条传送带，多条传送带，200 多个多个 RFID 读取器阵列读取器阵列解决方案n提高客户服务水平n在装运过程中，避免手工扫描n缩短装运时间，降低装运成本n自动的电子集装箱载货清单n通过ULD对行李进行查找和验证优势行李可视性较差行李在由传送带经探测机器直至运抵飞机上的整个过程中的可视性较差。HKAA 的的 RFID 项目是亚洲最大的项目项目是亚洲最大的项目机场工作人员为行李贴加RFID标签行李处理系统的RFID读写器识读行李标签信息行李传送带附近也安装了RFID读写器问题条码管理需要大量人力时间n将将RFID技术和电脑技术紧密结合，技术和电脑技术紧密结合，利用利用RFID实施图书管理系统实施图书管理系统解决方案n读者则可自助完成借、还书等工作n工作人员可进行快速图书的盘点n图书防盗n结合读者和管理人员的借阅卡和工作卡，还可以实时了解人员进出的情况，统计进出数据优势中大型的图书馆由于进出人数众多，以及大量的馆藏图书，使工作人员工作繁琐，读者长时间排队借还书图书管理图书失窃造成大量损失图书管理标签转换站标签转换站馆员工作站馆员工作站管理软件管理软件藏书盘点仪藏书盘点仪自动分检线自动分检线自动还书口自动还书口自助借阅自助借阅RFID 图书标签图书标签食品安全猪肉制品跟踪管理和溯源猪肉制品跟踪管理和溯源仓库管理集装箱防盗RFID单元化技术单元化技术nRFID相关协议nRFID标签nRFID读写器及天线nRFID中间件RFID 相关协议ISO/IEC相关RFID标准ISO/IEC已出台的RFID标准主要关注基本的模块构建，空中接口，涉及到的数据结构以及其实施问题。具体可以分为技术标准、数据内容标准、一致性标准及应用标准四个方面。包括：nISO18000-1空中接口一般参数nISO18000-2低于135KHz频率的空中接口参数nISO18000-313.56MHz频率下的空中接口参数nISO18000-42.45GHz频率下的空中接口参数nISO18000-6860-960MHz频率下的空中接口参数nISO18000-7433.92MHz频率下的空中接口参数nISO10536非接触集成电路卡nISO15693非接触集成电路卡近程卡nISO14443非接触集成电路卡近程卡nISO18046RFID设备性能测试方法nISO18047(有源及无源的)RFID设备一致性测试方法nISO15424数据载体/特征标识符nISO15418UCC应用标识nISO15434大容量ADC媒体用的传送语法nISO15459物品管理的唯一IDnISO15961数据协议：应用接口nISO15962数据编码规则和逻辑存储功能的协议nISO15963RF标签的唯一标识nISO10374货运集装箱标签nISO18185货运集装箱电子封条RF通信协议nISO11784基于动物的无线射频识别的代码结构nISO11785基于动物的无线射频识别技术nISO17358应用需求nISO17363货运集装箱nISO17364可回收运输单元nISO17365运输单元目前在我国常用的两个RFID标准为用于非接触智能卡两个ISO标准：ISO14443，ISO15693。ISO14443和ISO15693标准在1995年开始操作，其完成则是在2000年之后，二者皆以13.56MHz交变信号为载波频率。ISO15693读写距离较远，而ISO14443读写距离稍近，但应用较广泛。第二代电子身份证采用的标准是ISO14443TYPEB协议。ISO14443定义了TYPEA、TYPEB两种类型协议，通信速率为106kbit/s，它们的不同主要在于载波的调制深度及位的编码方式。TYPEA采用开关键控（On-Offkeying）的曼切斯特编码，TYPEB采用NRZ-L的BPSK编码。TYPEB与TYPEA相比，具有传输能量不中断、速率更高、抗干扰能力列强的优点。RFID的核心是防冲撞技术，这也是和接触式IC卡的主要区别。ISO14443-3规定了TYPEA和TYPEB的防冲撞机制。二者防冲撞机制的原理不同，前者是基于位冲撞检测协议，而TYPEB通信系列命令序列完成防冲撞。ISO15693采用轮寻机制、分时查询的方式完成防冲撞机制。防冲撞机制使得同时处于读写区内的多张卡的正确操作成为可能，既方便了操作，也提高了操作的速度。EPCglobalRFID标准EPCglobal主要关注的是：物理对象系统标识的数据载体/内容；“物联网”自动识别基础架构最低性能；网络数据交换准如对象名解析系统包括以下协议：nUHFClass0Gen1RFProtocolnUHFClass1Gen1RFProtocolnHFClass1Gen1TagProtocolnUHFClass1Gen2TagProtocolnEPCTagDataSpecificationnReaderProtocolnReaderManagementnTagDataTranslationnApplicationLevelEventsnEPCISCaptureInterfacenEPCISDataspecificationnEPCISQueryInterfacenObjectNumberingSystem,ONSnEPCISDiscoverynSubscriberAuthenticationRFID标签 射频标签（射频标签（RFID TAG）是安装在被识别对象上，存）是安装在被识别对象上，存储被识别对象相关信息的电子装置，常称为电子标签。它储被识别对象相关信息的电子装置，常称为电子标签。它是射频识别系统的数据载体，是射频识别系统的核心。是射频识别系统的数据载体，是射频识别系统的核心。1.射频识别标签的分类及其构成射频识别标签的分类及其构成 分类分类 （1）按标签的工作方式分类）按标签的工作方式分类 主动式标签。用自身的射频能量主动地发射数据给读写主动式标签。用自身的射频能量主动地发射数据给读写器的标签。主动标签含有电源。器的标签。主动标签含有电源。被动式标签。由读写器发出查询信号触发后进入通信状被动式标签。由读写器发出查询信号触发后进入通信状态的标签。被动标签可有源也可无源。态的标签。被动标签可有源也可无源。（2）按标签的读写方式分类）按标签的读写方式分类 只读型标签。只能读出不能写入的标签。可分为以只读型标签。只能读出不能写入的标签。可分为以下三类：下三类：只读标签：内容出厂时已写入，识别时只可读出，只读标签：内容出厂时已写入，识别时只可读出，不可改写。不可改写。一次性编程只读标签：标签内容只可在应用前一次一次性编程只读标签：标签内容只可在应用前一次性编程写入，识别过程中内容不可改写。性编程写入，识别过程中内容不可改写。可重复编程只读标签：标签内容经擦除后可重新编可重复编程只读标签：标签内容经擦除后可重新编程写入，识别过程中内容不可改写。程写入，识别过程中内容不可改写。读写型标签。标签内容既可被读写器读出，又可由读写型标签。标签内容既可被读写器读出，又可由读写器写入的标签。读写器写入的标签。（3）按标签有无能源分类）按标签有无能源分类 无源标签。标签中不含电池的标签。工无源标签。标签中不含电池的标签。工作能量来自阅读器射频能量。作能量来自阅读器射频能量。有源标签。标签中含有电池的标签。不有源标签。标签中含有电池的标签。不需利用阅读器的射频能量。需利用阅读器的射频能量。半有源标签：阅读器的射频能量起到唤半有源标签：阅读器的射频能量起到唤醒标签转入工作状态的作用。醒标签转入工作状态的作用。（4）按标签的工作频率分类）按标签的工作频率分类 低频标签：低频标签：500KHz以下以下 中高频标签：中高频标签：3M-30MHz 特高频标签：特高频标签：300M-3000MHz 超高频标签：超高频标签：3GHz以上以上（5）按标签的工作距离分类）按标签的工作距离分类 远程标签：工作距离远程标签：工作距离1m以上以上 近程标签：近程标签：10cm100cm 超近程标签：超近程标签：0.2cm10cmnEPC目前定义了5种电子标签 EPC标签类型标签类型 标签功能标签功能 Class 0只读标签，EPC码在生产过程中写入，使用过程不能写入，是无源标签。Class 1可写一次之后只读，EPC码由读写器现场写入，是无源标签。Class 2可读写，是无源标签。，Class 3Class 2功能再加上电源以提供更长距离和更强大功能，是一种半无源标签。Class 4Class 3功能再加上有源通信以及与其他标签通信的能力。射频射频识别标签的构成识别标签的构成 射频射频识别标签一般由天线、调制器、编码发识别标签一般由天线、调制器、编码发生器、时钟及存储器构成。生器、时钟及存储器构成。天线调制器控制器（CPU）电源编码发生器时钟存储器射频识别标签的功能（1）具有一定容量的存储器，用于存储被识别对）具有一定容量的存储器，用于存储被识别对象的信息。象的信息。（2）在一定工作环境下及技术条件下标签数据能）在一定工作环境下及技术条件下标签数据能被读出或写入。被读出或写入。（3）维持对识别对象的识别及相关信息的完整。）维持对识别对象的识别及相关信息的完整。（4）数据信息编码后，工作时可传输给读写器。）数据信息编码后，工作时可传输给读写器。（5）可编程，且一旦编程后，永久性数据不能再）可编程，且一旦编程后，永久性数据不能再修改。修改。（6）具有确定的期限，使用期限内无须维修。）具有确定的期限，使用期限内无须维修。2.射频识别工作频率射频识别工作频率 电磁波电磁波波段的划分波段的划分波段名波段名波长波长频率频率频段名频段名长波长波LW1-10km30-300KHz低频低频LF中波中波MW100-1000m300-3000KHz中频中频MF短波短波SW10-100m3-30MHz高频高频HF超短波超短波1-10m30-300MHz甚高频甚高频VHF微波微波10-100cm300-3000MHz 特高频特高频UHF1-10cm3-30GHz超高频超高频SHF目前我国已规划的用于目前我国已规划的用于RFID技术的频率技术的频率频段名频段名 频段频段 工作频率工作频率低频低频LF30-300KHz50K-190KHz（主要是（主要是125/134KHz）高频高频HF3-30MHz13.553-13.567MHz特高频特高频UHF300-3000MHz(微波微波)433.00-433.79MHz910.10M/912.10M/914.10M840-845MHz,920-925MHz2.4000-2.4835GHz超高频超高频SHF3-30GHz(微波微波)5.795G/5.805GHz5.835G/5.845GHz射频标签工作频率分类（1）低频（）低频（LF）标签）标签 低频标签工作频率范围低频标签工作频率范围30300KHZ，典型的工，典型的工作频率有：作频率有：125KHZ，133KHZ，低频标签一般为，低频标签一般为无源标签，工作能量通过电感耦合无源标签，工作能量通过电感耦合(近场）获得，近场）获得，阅读距离小于阅读距离小于1米。米。典型应用有：动物识别、容器识别、工具识别、典型应用有：动物识别、容器识别、工具识别、自动化生产线、精密仪器、电子闭锁防盗等。国自动化生产线、精密仪器、电子闭锁防盗等。国际标准有：际标准有：ISO11784/11785（用于动物识别）、（用于动物识别）、ISO18000-2（125-135KHZ）低频标签的优势：具有省电、廉价的特低频标签的优势：具有省电、廉价的特点；工作频率不受无线电频率管制约束；可点；工作频率不受无线电频率管制约束；可以穿透水、有机组织、木材等；非常适合近以穿透水、有机组织、木材等；非常适合近距离、低速度的、数据量要求较少的识别应距离、低速度的、数据量要求较少的识别应用。用。低频标签的劣势有：存储数据量少，只低频标签的劣势有：存储数据量少，只能适合低速、近距离识别应用；与高频标签能适合低速、近距离识别应用；与高频标签相比，天线匝数更多，成本更高一些。相比，天线匝数更多，成本更高一些。（2）高频（）高频（HF）标签）标签 高频标签工作频率范围高频标签工作频率范围330MHZ，典型工作，典型工作频率为频率为13.56MHZ，中高频标签一般也采用无源设，中高频标签一般也采用无源设置，其工作能量和低频标签一样，也是通过电感置，其工作能量和低频标签一样，也是通过电感耦合（近场）获得，其基本特点与低频标签相似，耦合（近场）获得，其基本特点与低频标签相似，由于其工作频率的提高，可以选用较高的传输速由于其工作频率的提高，可以选用较高的传输速度，天线设计相对简单，标签一般制成卡片形状。度，天线设计相对简单，标签一般制成卡片形状。典型的应用包括：无线典型的应用包括：无线IC卡、电子车票、电子卡、电子车票、电子身份证、电子闭锁防盗、自动化生产线等。相关身份证、电子闭锁防盗、自动化生产线等。相关的国际标准有的国际标准有ISO14443、ISO15693、ISO18000-3（13.56MHZ)等等.（3）特高频（）特高频（UHF）与超高频（）与超高频（SHF）标签）标签 超高频与微波频段的射频标签，简称为微波射超高频与微波频段的射频标签，简称为微波射频标签。阅读距离一般大于频标签。阅读距离一般大于1米，典型情况为米，典型情况为46米，最大可达米，最大可达10米以上。各工作频率的用途及特米以上。各工作频率的用途及特点：点：433MHZ 左右：耦合方式为反向散射耦合左右：耦合方式为反向散射耦合（远场），主要用于货物管理及特定场合。该频（远场），主要用于货物管理及特定场合。该频段电磁波绕射能力强，工作距离较远，但天线尺段电磁波绕射能力强，工作距离较远，但天线尺寸较大，该频段的无线电业务繁杂，容易引起干寸较大，该频段的无线电业务繁杂，容易引起干扰问题。相关的国际标准有扰问题。相关的国际标准有ISO18000-7(433.92MHZ)800/900MHZ频段：我国于近期规划出频段：我国于近期规划出840-845MHZ及及920-925MHZ频段用于频段用于RFID技术，空间耦合方式为反向散射耦合。主要技术，空间耦合方式为反向散射耦合。主要用于商品货物流通。该频段电磁波绕射能力用于商品货物流通。该频段电磁波绕射能力强，最大工作距离可达强，最大工作距离可达8米左右，背景电磁米左右，背景电磁噪声小，天线尺寸适中，射频标签易于实现，噪声小，天线尺寸适中，射频标签易于实现，是全球范围内货物流通领域大规模使用是全球范围内货物流通领域大规模使用RFID技术的最合适频段。相关的国际标准技术的最合适频段。相关的国际标准有有ISO18000-6(860-930MHZ)2.45G/5.8GHZ频段：空间偶合方式为反频段：空间偶合方式为反向散射耦合（远场）。主要用途为车辆识别向散射耦合（远场）。主要用途为车辆识别和货物流通。该频段电磁波为视距传播，绕和货物流通。该频段电磁波为视距传播，绕射能力差，且相对来讲空间损耗大，因此工射能力差，且相对来讲空间损耗大，因此工作范围小。由于频率高，相对而言制造成本作范围小。由于频率高，相对而言制造成本大，同时该频段为大，同时该频段为ISM频段，电磁环境复杂，频段，电磁环境复杂，干扰问题在特定场合可能较为突出。相关的干扰问题在特定场合可能较为突出。相关的国际标准有国际标准有ISO18000-4（2.45GHZ)、ISO18000-5(5.8GHZ)、3.射频标签的制作与封装射频标签的制作与封装 射频标签产品按形态和材质的不同可射频标签产品按形态和材质的不同可分为三大类：标签类、注塑类和卡片类。分为三大类：标签类、注塑类和卡片类。封装环节主要包括三个主要工艺：天线封装环节主要包括三个主要工艺：天线基板制作、一次封装（基板制作、一次封装（Inlay的制作）和二的制作）和二次封装（基板上涂覆绝缘膜、冲裁）次封装（基板上涂覆绝缘膜、冲裁）（1）天线基板的制作）天线基板的制作 天线基板的制作目前主要包括两种方式：天线基板的制作目前主要包括两种方式：一种是传统的蚀刻工艺，另一种是丝网印刷一种是传统的蚀刻工艺，另一种是丝网印刷工艺。工艺。（2）一次封装（内嵌片的制作）一次封装（内嵌片的制作）一次封装是指带有天线的基板和芯片通过一次封装是指带有天线的基板和芯片通过点胶的方式制成内嵌片的过程。点胶的方式制成内嵌片的过程。（3）二次封装（基板上涂覆绝缘膜、冲裁）Inlay冷凝胶涂敷有冷凝胶的Inlay塑料（底纸）不干胶电路带保护的标签刷好不干胶的标签离型纸成卷的不干胶标签RFID 读写器及天线 射频读写器根据具体实现功能的特点有其他较为流行的射频读写器根据具体实现功能的特点有其他较为流行的别称：别称：单纯实现读取标签信息的设备成为阅读器单纯实现读取标签信息的设备成为阅读器(Reader)、读、读出装置出装置(Reading Device)、扫描器、扫描器(Scanner)等。等。单纯实现向标签内存写入信息的设备成为编程器单纯实现向标签内存写入信息的设备成为编程器(Programmer)、写入器、写入器(Writer)等。等。综合具有读取与写入标签内存信息的设备成为读写器、综合具有读取与写入标签内存信息的设备成为读写器、通信器通信器(Communicator)等。等。一、射频一、射频读写器的工作原理模型读写器的工作原理模型基带模块：基带模块：基带信号处理基带信号处理应用程序接口应用程序接口控制与协议处理控制与协议处理数据命令接口数据命令接口缓冲存储区缓冲存储区射频模块：射频模块：调制解调处理调制解调处理数据命令接口数据命令接口发送通道发送通道接收通道接收通道收发分离收发分离天线天线接口天线接口数据命令缓冲数据命令缓冲应用接口应用接口射频射频识别系统的工作原理模型识别系统的工作原理模型应用系统射频标签编码调制解码读写器应用接口空中接口空中接口二、射频二、射频读写器的构成读写器的构成读写器一般由天线、射频模块和控制处读写器一般由天线、射频模块和控制处理模块和理模块和I/O接口模块组成。接口模块组成。1、天线、天线 天线是发射和接收射频载波的设备。不天线是发射和接收射频载波的设备。不管何种射频读写设备均少不了天线或耦合线管何种射频读写设备均少不了天线或耦合线圈。在确定的工作频率和带宽条件下，天线圈。在确定的工作频率和带宽条件下，天线发射由射频模块产生的射频载波，并接收从发射由射频模块产生的射频载波，并接收从标签发射回来的射频载波。对射频识别系统标签发射回来的射频载波。对射频识别系统而言，天线是射频标签和读写器的空间接口。而言，天线是射频标签和读写器的空间接口。2、射频模块、射频模块 射频通道模块是射频读写设备的前端，也是影射频通道模块是射频读写设备的前端，也是影响系统价格的关键。射频模块由射频振荡器、射频响系统价格的关键。射频模块由射频振荡器、射频处理器、射频接收器及前置放大器组成。射频模块处理器、射频接收器及前置放大器组成。射频模块可分为发射通道和接收通道两部分，分别用于发射可分为发射通道和接收通道两部分，分别用于发射和接收射频载波。射频模块通常完成控制与处理模和接收射频载波。射频模块通常完成控制与处理模块传送来的发送控制命令的执行，其主要功能有两块传送来的发送控制命令的执行，其主要功能有两项，一是将读写器欲发往射频标签的命令调制（装项，一是将读写器欲发往射频标签的命令调制（装载）到射频信号上，经发射天线发送出去。二是对载）到射频信号上，经发射天线发送出去。二是对射频标签反回到读写器的回波信号的解调处理，并射频标签反回到读写器的回波信号的解调处理，并将处理后的回波基带信号送控制处理模块。射频模将处理后的回波基带信号送控制处理模块。射频模块的组成包括以下主要内容：块的组成包括以下主要内容：（1）频率源电路。用于产生读写设备载波调制）频率源电路。用于产生读写设备载波调制的频率信号。的频率信号。（2）调制）调制/解调电路。用于实现基带信号载波发解调电路。用于实现基带信号载波发送与接收的调制（装载）与解调（卸载）。送与接收的调制（装载）与解调（卸载）。（3）功率放大电路。用于实现将输出到天线的）功率放大电路。用于实现将输出到天线的射频信号放大到足够的功率电平。射频信号放大到足够的功率电平。（4）单天线收发分离电路。用于实现读写器发）单天线收发分离电路。用于实现读写器发送与接收射频信道的分离。送与接收射频信道的分离。（5）信号放大、滤波、整形处理电路。用于处）信号放大、滤波、整形处理电路。用于处理解调后的回波信号。理解调后的回波信号。（6）收发控制电路。用于控制射频功率的输出）收发控制电路。用于控制射频功率的输出以及多天线系统的功率分配。以及多天线系统的功率分配。3、控制与处理模块、控制与处理模块 控制与处理模块是射频读写设备的智能单元。控制与处理模块是射频读写设备的智能单元。其主要功能包括实现发送到射频标签命令的编码，其主要功能包括实现发送到射频标签命令的编码，回波信号的解码。差错控制，读写命令流程策略回波信号的解码。差错控制，读写命令流程策略控制。发送命令缓存，接收数据缓存，与后端应控制。发送命令缓存，接收数据缓存，与后端应用程序之间的接口协议实现，用程序之间的接口协议实现，I/O控制等。其组成控制等。其组成包括以下主要内容：包括