RFID技術(shù)簡介

1、RFID技術(shù)簡介眾所周知，奧運會是目前世界上規(guī)模最宏大的綜合性體育賽事，集體育比賽、休閑、交流、游玩、購物及其它商業(yè)活動于一體，因此承載這個賽事的奧運場館必將接納龐大的觀眾、運動員、管理人員、服務(wù)人員等，且人群身份極其復(fù)雜并處于不停的移動之中。如何驗證人員所持的票卡和證件是否有效？如何及時跟蹤和查詢?nèi)藛T是否進入到指定區(qū)域？當人員誤入或非法闖入禁入?yún)^(qū)域時又如何警示和引導(dǎo)其迅速離開？如何實時查詢某區(qū)域人員擁擠程度？采用RFID電子門票管理系統(tǒng)，將能夠達到高效優(yōu)質(zhì)管理的目的。RFID電子門票是一種將智能芯片嵌入紙質(zhì)門票等介質(zhì)中，用于快捷檢票/驗票并能實現(xiàn)對持票人進行實時精準定位跟蹤和查詢管理的新型門

2、票。2008年北京奧運會將使用基于RFID芯片技術(shù)的電子門票，生動體現(xiàn)科技奧運和人文奧運的深刻內(nèi)涵。筆者整理了RFID相關(guān)數(shù)據(jù)，供各位電子愛好者參考。1什么是RFIDRFID是Radio Frequency Identification的縮寫，即射頻識別。常稱為感應(yīng)式電子芯片或近接卡、感應(yīng)卡、非接觸卡、電子卷標、電子條形碼等等。一套完整的 RFID系統(tǒng)由 Reader 與 Transponder 兩部份組成 ,其動作原理為由 Reader 發(fā)射一特定頻率之無線電波能量給Transponder,用以驅(qū)動Transponder電路將內(nèi)部之ID Code送出，此時Reader便接收此ID Code。

3、 Transponder的特殊在于免用電池、免接觸、免刷卡故不怕臟污，且芯片密碼為世界唯一無法復(fù)制，安全性高、長壽命。RFID有時被稱做電子卷標、射頻卷標。通過這種非接觸式的自動識別技術(shù)，作為條形碼的無線版本，應(yīng)用非常廣泛，如動物芯片、門禁管制、停車場管制、生產(chǎn)線自動化、物料管理等。標簽根據(jù)商家種類的不同能儲存從512字節(jié)到4兆不等的數(shù)據(jù)。卷標中儲存的數(shù)據(jù)是由系統(tǒng)的應(yīng)用和相應(yīng)的標準決定的。例如，卷標能夠提供產(chǎn)品生產(chǎn)、運輸、存儲情況，也可以辨別機器、動物和個體的身份。卷標還可以連接到數(shù)據(jù)庫，存儲產(chǎn)品庫存編號、當前位置、狀態(tài)、售價、批號的信息。相應(yīng)的，射頻卷標在讀取數(shù)據(jù)時不用參照數(shù)據(jù)庫可以直接確定

4、代碼的含義。下圖所示為電子卷標內(nèi)部結(jié)構(gòu)：芯片+天線最基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成。標簽(Tag)：由耦合組件及芯片組成，每個卷標具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象；閱讀器(Reader)：讀取(有時還可以寫入)卷標信息的設(shè)備，可設(shè)計為掌上型或固定式；天線(Antenna)：在卷標和讀取器間傳遞射頻信號。上圖為RFID系統(tǒng)組成示意圖RFID系統(tǒng)至少包含電子卷標和閱讀器兩部分。電子卷標是射頻識別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體，電子卷標由卷標天線和卷標專用芯片組成。依據(jù)電子卷標供電方式的不同，電子卷標可以分為有源電子卷標(Active tag)、無源電子卷標(Passive tag)和半無源電子卷標(S

5、emipassive tag)。有源電子卷標內(nèi)裝有電池，無源射頻標簽沒有內(nèi)裝電池，半無源電子卷標(Semipassive tag)部分依靠電池工作。電子卷標依據(jù)頻率的不同可分為低頻電子卷標、高頻電子卷標、超高頻電子卷標和微波電子卷標。依據(jù)封裝形式的不同可分為信用卡卷標、線形卷標、紙狀卷標、玻璃管卷標、圓形卷標及特殊用途的異形標簽等。 RFID閱讀器（讀寫器）通過天線與RFID電子卷標進行無線通信，可以實現(xiàn)對卷標識別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭氩僮鳌５湫偷拈喿x器包含有高頻模塊(發(fā)送器和接收器)、控制單元以及閱讀器天線。2.RFID發(fā)展歷程RFID直接繼承了雷達的概念，1948年哈里.斯托克曼發(fā)表的“

6、利用反射功率的通訊”奠定了射頻識別RFID的理論基礎(chǔ)。19411950年 雷達的改進和應(yīng)用催生了RFID技術(shù)，1948年奠定了RFID技術(shù)的理論基礎(chǔ)。19511970年 RFID技術(shù)的理論得到了發(fā)展，開始了一些應(yīng)用嘗試。19711980年 RFID技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)處于一個大發(fā)展時期，各種RFID技術(shù)測試得到加速，出現(xiàn)了一些最早的RFID應(yīng)用。19811990年 RFID技術(shù)及產(chǎn)品進入商業(yè)應(yīng)用階段，各種規(guī)模應(yīng)用出現(xiàn)。19912000年 RFID技術(shù)標準化問題日趨得到重視，RFID產(chǎn)品得到廣泛采用，RFID產(chǎn)品逐漸成為人們生活中的一部分。2001今 標準化問題日趨為人們所重視，RFID產(chǎn)品種類更加豐

7、富，有源電子卷標、 無源電子卷標及半無源電子卷標均得到發(fā)展，電子卷標成本不斷降低，規(guī)模應(yīng)用行業(yè)擴大。RFID技術(shù)和應(yīng)用在我國也發(fā)展迅速。2006年6月，由國家科技部、信息產(chǎn)業(yè)部等十多個部委共同編寫的中國射頻識別(RFID)技術(shù)政策白皮書公布。這份白皮書，給出了中國標準制定的大致時間表：在培育期（20062008），按照國家RFID標準體系框架，制定相應(yīng)的技術(shù)標準與應(yīng)用標準；在成長期（20072012），基本形成中國RFID標準體系。3RFID的工作原理RFID系統(tǒng)的基本模型如下圖所示。電子卷標與閱讀器之間通過耦合組件實現(xiàn)射頻信號的空間(無接觸)耦合、在耦合通道內(nèi)，根據(jù)時序關(guān)系，實現(xiàn)能量的傳遞、

8、資料的交換。發(fā)生在閱讀器和電子卷標之間的射頻信號的耦合類型有兩種。(1)電感耦合。變壓器模型，通過空間高頻交變磁場實現(xiàn)耦合，依據(jù)的是電磁感應(yīng)定律，如下圖所示。(2) 電磁反向散射耦合：雷達原理模型，發(fā)射出去的電磁波，碰到目標后反射，同時攜帶回目標信息，依據(jù)的是電磁波的空間傳播規(guī)律。電磁反向散射耦合型的RFID讀寫器（上圖）和收音機原理一樣，射頻卷標和閱讀器也要調(diào)制到相同的頻率才能工作。LF, HF, UHF就對應(yīng)著不同頻率的射頻。LF代表低頻射頻，在125KHz左右，HF代表高頻射頻，在13.54MHz左右，UHF代表超高頻射頻，在850至910MHz范圍之內(nèi)，還有2.4G的微波讀寫器。電感耦

9、合方式一般適合于中、低頻工作的近距離射頻識別系統(tǒng)。電磁反向散射耦合方式一般適合于高頻、微波工作的遠距離射頻識別系統(tǒng)。不同的國家所使用的RFID頻率也不盡相同。歐洲的超高頻是868MHz，美國的則是915MHz，日本目前不允許將超高頻用到射頻技術(shù)中。各國政府也通過調(diào)整閱讀器的功率來限制它對其他設(shè)備的影響，有些組織例如全球商務(wù)促進委員會正鼓勵政府取消限制，卷標和閱讀器生產(chǎn)廠商也正在開發(fā)能使用不同頻率系統(tǒng)避免這些問題。4RFID讀寫器防沖撞原理RFID技術(shù)的一個難點是同時讀取復(fù)數(shù)個標簽。為了實現(xiàn)這個功能在通信上所采取的技術(shù)是“防沖撞”同時讀取復(fù)數(shù)個標簽是常被人們談及的RFID比條形碼遠為優(yōu)越的地方，

10、但是如果沒有“防沖撞”的功能時，RFID系統(tǒng)只能讀寫一個標簽。在這種情況下如果有兩個以上的標簽同時處于可讀取的范圍內(nèi)就會導(dǎo)致讀取的錯誤。即使是具有“防沖撞”功能的RFID系統(tǒng)，實際上并非同時讀取所有標簽的內(nèi)容。在同時查出有復(fù)數(shù)個標簽存在的情況下，檢索信號并防止沖突的功能開始動作。為了進行檢索，首先要確定檢索條件。例如，13.56MHz頻帶的RFID系統(tǒng)里應(yīng)用的ALOHA方式的防碰撞功能的工作步驟如下。1）首先，閱讀器指定電子卷標內(nèi)存的特定位數(shù)（14位左右）為次數(shù)批量。2）電子卷標根據(jù)次數(shù)批量，將響應(yīng)的時機離散化。例如在兩位數(shù)的次數(shù)批量“00、01、10、11”時，讀寫器將以不同的時機對這四種可

11、能性逐一進行響應(yīng)。3）若在各個時機里同時響應(yīng)的電子卷標只有一個的場合下才能得到這個電子卷標的正常數(shù)據(jù)。信息讀取之后閱讀器對于這個電子卷標發(fā)送在一定的時間內(nèi)不再響應(yīng)的睡眠的指令（Sleep/Mute）使之在休眠，避免再次向應(yīng)。4）若在各個時機內(nèi)同時由幾個電子卷標響應(yīng)，判別為“沖突”。在這種情況下，內(nèi)存內(nèi)的另外兩位數(shù)所記錄的次數(shù)批量，重復(fù)以上從2）開始的處理。5）所有的電子卷標都完成響應(yīng)之后，閱讀器向他們發(fā)送喚醒的指令（Wake Up），從而完成對所有電子卷標的信息讀取。在這種搭載有“防沖撞”功能的RFID系統(tǒng)中，為了只讀一個標簽，幾經(jīng)調(diào)整次數(shù)批量反復(fù)讀取進行檢索。所以，一次性讀取具有一定數(shù)量的標

12、簽的情況下，所有的標簽都被讀到為止其速度是不同的，一次性讀取的標簽數(shù)目越多，完成讀取所需時間要比單純計算所需的時間越長。實現(xiàn)“防沖撞”功能是RFID在物流領(lǐng)域中取代條形碼所必不可少的條件。例如，在超市中，商品是裝在購物車里面進行計價的。為了實現(xiàn)這種計價方式，“防沖撞”功能必須完備。具有“防沖撞”功能的RFID系統(tǒng)的價格比不具有這種功能的系統(tǒng)的要昂貴。當個人用戶在制作RFID系統(tǒng)的時候，如果沒有必要進行復(fù)數(shù)個ID同時認識時就沒有必要選擇抗碰撞機能的讀寫器。5RFID的工作方式RFID系統(tǒng)的基本工作方式分為全雙工（Full Duplex）和半雙工（Half Duplex）系統(tǒng)以及時序（SEQ）系統(tǒng)

13、。全雙工表示射頻標簽與讀寫器之間可在同一時刻互相傳送信息。半雙工表示射頻標簽與讀寫器之間可以雙向傳送信息，但在同一時刻只能向一個方向傳送信息。在全雙工和半雙工系統(tǒng)中，射頻標簽的響應(yīng)是在讀寫器發(fā)出的電磁場或電磁波的情況下發(fā)送出去的。因為與閱讀器本身的信號相比，射頻標簽的信號在接收天線上是很弱的，所以必須使用合適的傳輸方法，以便把射頻標簽的信號與閱讀器的信號區(qū)別開來。在實踐中，人們對從射頻標簽到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸一般采用負載反射調(diào)制技術(shù)將射頻標簽數(shù)據(jù)加載到反射回波上（尤其是針對無源射頻標簽系統(tǒng)）。時序方法則與之相反，閱讀器的輻射出的電磁場短時間周期性地斷開。這些間隔被射頻標簽識別出來，并被用于從射頻

14、標簽到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸。其實，這是一種典型的雷達工作方式。時序方法的缺點是：在閱讀器發(fā)送間歇時，射頻標簽的能量供應(yīng)中斷，這就必須通過裝入足夠大的輔助電容器或輔助電池進行補償。RFID系統(tǒng)的一個重要的特征是射頻標簽的供電。無源的射頻標簽自已沒有電源。因此，無源的射頻標簽工作用的所有能量必須從閱讀器發(fā)出的電磁場中取得。與此相反，有源的射頻標簽包含一個電池，為微型芯片的工作提供全部或部分“輔助電池”能量。6RFID的數(shù)據(jù)存儲能否給射頻標簽寫入數(shù)據(jù)是區(qū)分不同類型RFID系統(tǒng)的一個重要因素。對簡單的RFID系統(tǒng)來說，射頻標簽的數(shù)據(jù)大多是簡單的（序列）號碼，可在加工芯片時集成進去，以后不能再變。與此相反，

15、可寫入的射頻標簽通過讀寫器或?qū)Ｓ玫木幊淘O(shè)備寫入數(shù)據(jù)。射頻標簽的數(shù)據(jù)寫入一般分為無線寫入與有線寫入兩種形式。RFID標簽的數(shù)據(jù)量通常在幾個字節(jié)到幾千個字節(jié)之間。但是，有一個例外，這就是1比特射頻標簽。它有1比特的數(shù)據(jù)量就足夠了，使閱讀器能夠作出以下兩種狀態(tài)的判斷：在電磁場中有射頻標簽或在電磁場中無射頻標簽。這種要求對于實現(xiàn)簡單的監(jiān)控或信號發(fā)送功能是完全足夠的。因為1比特的射頻標簽不需要電子芯片，所以射頻標簽的成本可以做得很低。由于這個原因，大量的1比特射頻標簽在百貨商場和商店中用于商品防盜系統(tǒng)（EAS）。當帶著沒有付款的商品離開百貨商場的門閘時，安裝在出口的讀寫器就能識別出在電磁場中有射頻標簽的

16、狀況，并引起相應(yīng)的反應(yīng)。對按規(guī)定已付款的商品來說，1比特射頻標簽在付款處被除掉或者去活化。對一般的RFID系統(tǒng)來說，使用電可擦可編程只讀存貯器（EEPROM）來存儲數(shù)據(jù)是主要方法。然而，使用這種方法的缺點是：寫入過程中的功率消耗很大，使用壽命一般為寫入100,000次。對微波系統(tǒng)來說，還使用靜態(tài)隨機存取存貯器（SRAM），存貯器能很快寫入數(shù)據(jù)。為了永久保存數(shù)據(jù)，需要用輔助電池作不中斷的供電。7RFID的工作頻率射頻標簽的工作頻率不僅決定著射頻識別系統(tǒng)工作原理（電感耦合還是電磁耦合）、識別距離，還決定著射頻標簽及讀寫器實現(xiàn)的難易程度和設(shè)備的成本。工作在不同頻段或頻點上的射頻標簽具有不同的特點。射

17、頻識別應(yīng)用占據(jù)的頻段或頻點在國際上有公認的劃分，即位于ISM波段之中。典型的工作頻率有：125kHz，133kHz，13.56MHz，27.12MHz，433MHz，902928MHz，2.45GHz，5.8GHz等。1）低頻段射頻標簽低頻段射頻標簽簡稱為低頻標簽，其工作頻率范圍為30kHz 300kHz。典型工作頻率有：125KHz，133KHz。低頻標簽一般為無源標簽，其工作能量通過電感耦合方式從閱讀器耦合線圈的輻射近場中獲得。低頻標簽與閱讀器之間傳送數(shù)據(jù)時，低頻標簽需位于閱讀器天線輻射的近場區(qū)內(nèi)。低頻標簽的閱讀距離一般情況下小于1米。低頻標簽的典型應(yīng)用有：動物識別、容器識別、工具識別、電

18、子閉鎖防盜（帶有內(nèi)置應(yīng)答器的汽車鑰匙）等。低頻標簽有多種外觀形式，其中應(yīng)用于動物識別的有：項圈式、耳牌式、注射式、藥丸式等。低頻標簽的主要優(yōu)勢體現(xiàn)在：標簽芯片一般采用普通的CMOS工藝，具有省電、廉價的特點；工作頻率不受無線電頻率管制約束；可以穿透水、有機組織、木材等；非常適合近距離的、低速度的、數(shù)據(jù)量要求較少的應(yīng)用。低頻標簽的劣勢主要體現(xiàn)在：標簽存貯數(shù)據(jù)量較少；只能適合低速、近距離識別應(yīng)用；與高頻標簽相比：標簽天線匝數(shù)更多，成本更高一些。2）中高頻段射頻標簽中高頻段射頻標簽的工作頻率一般為3MHz 30MHz。典型工作頻率為：13.56MHz。該頻段的射頻標簽，從射頻識別應(yīng)用角度來說，因其工

19、作原理與低頻標簽完全相同，即采用電感耦合方式工作，所以宜將其歸為低頻標簽類中。另一方面，根據(jù)無線電頻率的一般劃分，其工作頻段又稱為高頻，所以也常將其稱為高頻標簽。鑒于該頻段的射頻標簽可能是實際應(yīng)用中最大量的一種射頻標簽，因而我們只要將高、低理解成為一個相對的概念，即不會在此造成理解上的混亂。為了便于敘述，我們將其稱為中頻射頻標簽。中頻標簽一般也采用無源設(shè)計，其工作能量同低頻標簽一樣，也是通過電感（磁）耦合方式從閱讀器耦合線圈的輻射近場中獲得。標簽與閱讀器進行數(shù)據(jù)交換時，標簽必須位于閱讀器天線輻射的近場區(qū)內(nèi)。中頻標簽的閱讀距離一般情況下也小于1米。中頻標準的基本特點與低頻標準相似，由于其工作頻率

20、的提高，可以選用較高的數(shù)據(jù)傳輸速率。射頻標簽天線設(shè)計相對簡單，標簽一般制成標準卡片形狀，典型應(yīng)用包括：電子車票、電子身份證、電子閉鎖防盜（電子遙控門鎖控制器）等。3）超高頻與微波標簽超高頻與微波頻段的射頻標簽，簡稱為微波射頻標簽，其典型工作頻率為：433.92MHz，862(902)928MHz，2.45GHz，5.8GHz。微波射頻標簽可分為有源標簽與無源標簽兩類。工作時，射頻標簽位于閱讀器天線輻射場的遠區(qū)場內(nèi)，標簽與閱讀器之間的耦合方式為電磁耦合方式。閱讀器天線輻射場為無源標簽提供射頻能量，將有源標簽喚醒。相應(yīng)的射頻識別系統(tǒng)閱讀距離一般大于1m，典型情況為46m，最大可達10m以上。閱讀器

21、天線一般均為定向天線，只有在閱讀器天線定向波束范圍內(nèi)的射頻標簽可被讀/寫。由于閱讀距離的增加，應(yīng)用中有可能在閱讀區(qū)域中同時出現(xiàn)多個射頻標簽的情況，從而提出了多標簽同時讀取的需求，進而這種需求發(fā)展成為一種潮流。目前，先進的射頻識別系統(tǒng)均將多標簽識讀問題作為系統(tǒng)的一個重要特征。 以目前技術(shù)水平來說，無源微波射頻標簽比較成功產(chǎn)品相對集中在902928MHz工作頻段上。2.45GHz和5.8GHz射頻識別系統(tǒng)多以半無源微波射頻標簽產(chǎn)品面世。半無源標簽一般采用鈕扣電池供電，具有較遠的閱讀距離。微波射頻標簽的典型特點主要集中在是否無源、無線讀寫距離、是否支持多標簽讀寫、是否適合高速識別應(yīng)用，讀寫器的發(fā)射功

22、率容限，射頻標簽及讀寫器的價格等方面。典型的微波射頻標簽的識讀距離為35m，個別有達10m或10m以上的產(chǎn)品。對于可無線寫的射頻標簽而言，通常情況下，寫入距離要小于識讀距離，其原因在于寫入要求更大的能量。微波射頻標簽的數(shù)據(jù)存貯容量一般限定在2Kbits以內(nèi)，再大的存貯容量是乎沒有太大的意義，從技術(shù)及應(yīng)用的角度來說，微波射頻標簽并不適合作為大量數(shù)據(jù)的載體，其主要功能在于標識物品并完成無接觸的識別過程。典型的數(shù)據(jù)容量指標有：1Kbits，128Bits，64Bits等。微波射頻標簽的典型應(yīng)用包括：移動車輛識別、電子身份證、倉儲物流應(yīng)用、電子閉鎖防盜（電子遙控門鎖控制器）等。8RFID信息安全RFI

23、D數(shù)據(jù)非常容易受到攻擊，主要是RFID芯片本身，以及芯片在讀或者寫數(shù)據(jù)的過程中都很容易被黑客所利用。因此，如何保護存儲在RFID芯片中數(shù)據(jù)的安全，是一個必須考慮的問題。最新的RFID標準重新設(shè)計了UHF(超高頻率)空中接口協(xié)議，該協(xié)議用于管理從標簽到讀卡器的數(shù)據(jù)的移動，為芯片中存儲的數(shù)據(jù)提供了一些保護措施。新標準采用一個安全的鏈路，保護被動標簽免于受到大多數(shù)攻擊行為。當數(shù)據(jù)被寫入標簽時，數(shù)據(jù)在經(jīng)過空中接口時被偽裝。從標簽到讀卡器的所有數(shù)據(jù)都被偽裝，所以當讀卡器在從標簽讀或者寫數(shù)據(jù)時數(shù)據(jù)不會被截取。一旦數(shù)據(jù)被寫入標簽，數(shù)據(jù)就會被鎖定，這樣只可以讀取數(shù)據(jù)，而不能被改寫，就是具有我們常說的只讀功能。

24、從功能方面來看，RFID標簽主要分為三種：只讀標簽、可重寫標簽、帶微處理器標簽。只讀型標簽的結(jié)構(gòu)功能最簡單，包含的信息較少并且不能被更改；可重寫型標簽集成了容量為幾十字節(jié)到幾萬字節(jié)的閃存，標簽內(nèi)的信息能被更改或重寫；帶微處理器標簽依靠內(nèi)置式只讀存儲器中存儲的操作系統(tǒng)和程序來工作，出于安全的需要，許多標簽都同時具備加密電路，現(xiàn)在這類標簽主要應(yīng)用于非接觸型IC卡上，用于電子結(jié)算、出入管理等。10RFID天線RFID天線在卷標和讀取器間傳遞射頻信號。在RF裝置中，工作頻率增加到微波區(qū)域的時候，天線與卷標芯片之間的匹配問題變得更加嚴峻。天線的目標是傳輸最大的能量進出卷標芯片。這需要仔細的設(shè)計天線和自由

25、空間以及其相連的卷標芯片的匹配。作為RFID天線，必須具有如下特征：足夠的小以至于能夠貼到需要的物品上有全向或半球覆蓋的方向性提供最大可能的信號給卷標的芯片無論物品什么方向，天線的極化都能與卡片閱讀機的詢問信號相匹配具有魯棒性（即控制系統(tǒng)在一定的參數(shù)攝動下，維持某些性能的特性）非常便宜在選擇天線的時候的主要考慮是：天線的類型天線的阻抗在應(yīng)用到物品上的RF的性能在有其它的物品圍繞貼卷標物品時的RF性能1）可選的RFID天線RFID 天線主要有線圈型、微帶貼片型、偶極子型3 種基本形式。其中，小于1 m 的近距離應(yīng)用系統(tǒng)的RFID 天線一般采用工藝簡單、成本低的線圈型天線，它們主要工作在中低頻段。

26、而1 m 以上遠距離的應(yīng)用系統(tǒng)需要采用微帶貼片型或偶極子型的RFID 天線，它們工作在高頻及微波頻段，這幾種類型天線的工作原理是不相同的。對線圈型天線而言，當RFID 的線圈天線進入讀寫器產(chǎn)生的交變磁場中，RFID 天線與讀寫器天線之間的相互作用就類似于變壓器，兩者的線圈相當于變壓器的初級線圈和次級線圈。某些應(yīng)用要求RFID 天線線圈外形很小，且需一定的工作距離，如用于動物識別的RFID。 線圈外形即面積小的話，RFID 與讀寫器間的天線線圈互感量M就明顯不能滿足實際使用。通常在RFID 的天線線圈內(nèi)部插入具有高導(dǎo)磁率的鐵氧體材料，以增大互感量，從而補償線圈橫截面減小的問題。微帶貼片天線是由貼

27、在帶有金屬地板的介質(zhì)基片上的輻射貼片導(dǎo)體所構(gòu)成。根據(jù)天線輻射特性的需要，可以設(shè)計貼片導(dǎo)體為各種形狀。通常貼片天線的輻射導(dǎo)體與金屬地板距離為幾十分之一波長，假設(shè)輻射電場沿導(dǎo)體的橫向與縱向兩個方向沒有變化，僅沿約為半波長(g/ 2) 的導(dǎo)體長度方向變化，則微帶貼片天線的輻射基本上是由貼片導(dǎo)體開路邊沿的邊緣場引起的，輻射方向基本確定。因此，一般適用于通訊方向變化不大的RFID 應(yīng)用系統(tǒng)中。在遠距離耦合的RFID 應(yīng)用系統(tǒng)中，最常用的是偶極子天線(又稱對稱振子天線) ，其中偶極子天線由兩段同樣粗細和等長的直導(dǎo)線排成一條直線構(gòu)成，信號從中間的兩個端點饋入，在偶極子的兩臂上將產(chǎn)生一定的電流分布，這種電流分

28、布就在天線周圍空間激發(fā)起電磁場。當單個振子臂的長度l =/ 4 時(半波振子)，輸入阻抗的電抗分量為零，天線輸入阻抗可視為一個純電阻。在忽略天線粗細的橫向影響下，簡單的偶極子天線設(shè)計可以取振子的長度l 為/ 4 的整數(shù)倍，如工作頻率為2. 45 GHz 的半波偶極子天線，其長度約為6 cm。當要求偶極子天線有較大的輸入阻抗時，可采用圖4b的折合振子。2）阻抗問題為了最大功率傳輸，天線后的芯片的輸入阻抗必須和天線的輸出阻抗匹配。一個縫隙天線可以設(shè)計具有幾百奧姆的阻抗，一個折迭偶極子的阻抗可以是一個標準半波偶極子阻抗的20倍，印刷貼片天線的引出點能夠提供一個很寬范圍的阻抗(通常是40 到100奧姆

29、)。因此，選擇天線的類型，以至于它的阻抗能夠和卷標芯片的輸入阻抗匹配是十分關(guān)鍵的。另一個問題是其它的與天線接近的物體可以降低天線的返回損耗。對于全向天線，例如雙偶極子天線，這個影響是顯著的。3）局部結(jié)構(gòu)的影響在使用手持的儀器的時候，大量的其它臨近物體的使卡片閱讀機天線和卷標天線的輻射模式嚴重失真。對于2.45GHz的工作頻率計算，假設(shè)一個代表性的幾何形狀，和自由空間相比，返回信號可能降低10dB，在雙天線同時使用的時候，比預(yù)料的模式下降的更多。在倉庫的使用環(huán)境下，幾個標簽貼在一個盒子上以確保所有時候都有一個標簽是可以看見的，但帶來幾個天線的問題。4）輻射模式在一個無反射的環(huán)境中測試天線的模式，

30、包括了各種需要貼卷標的物體，在使用全向天線的時候性能嚴重下降。圓柱金屬聽引起的性能下降是最嚴重的，在它與天線距離50mm的時候，反回的信號下降大于20dB。天線與物體的中心距離分開到100150mm的時候，反回信號下降約10 到12dB。在與天線距離100mm的時候，測量了幾瓶水（塑料和玻璃），反回信號降低大于10dB。在蠟紙盒的液體，甚至蘋果上做試驗得到了類似的結(jié)果。5）距離RFID天線的增益和是否使用有源的卷標芯片將影響系統(tǒng)的使用距離。樂觀的考慮，在電磁場的輻射強度符合相關(guān)標準時，2.45GHz 的無源情況下，全波整流，驅(qū)動電壓不大于3伏，優(yōu)化的RFID天線阻抗環(huán)境(阻抗 200 或300

31、歐)，使用距離大約是1米。這些限制了卡片閱讀機到標簽的電磁場功率，作用距離隨著頻率升高而下降，如果使用有源芯片作用距離可以達到5到10米。11射頻卷標通信協(xié)議射頻卷標與讀寫器之間交換的是數(shù)據(jù)，由于采用無接觸方式通信，還存在一個空間無線信道。因而，射頻卷標與讀寫器之間的數(shù)據(jù)交換構(gòu)成的是一個無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。在這樣的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型下，射頻卷標是數(shù)據(jù)通信的一方，讀寫器是通信的另一方。要實現(xiàn)安全、可靠、有效的數(shù)據(jù)通信目的，數(shù)據(jù)通信的雙方必須遵守相互約定的通信協(xié)議。沒有這樣一個通信雙方公認的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)通信的雙方將互相聽不懂對方在說什么，步調(diào)也無從協(xié)調(diào)一致，從而造成數(shù)據(jù)通信無法進行。所涉及到的問題包括：

32、時序系統(tǒng)問題；通信握手問題；資料幀問題；數(shù)據(jù)編碼問題；數(shù)據(jù)的完整性問題；多標簽讀寫防沖突問題；干擾與抗干擾問題；識讀率與誤碼率問題；數(shù)據(jù)的加密與安全性問題；讀寫器與應(yīng)用系統(tǒng)之間的接口問題。12射頻卷標內(nèi)存信息的寫入方式射頻卷標信息的寫入方式大致可以分為以下三種類型1）射頻標簽在出廠時，即已將完整的卷標信息寫入卷標。這種情況下，應(yīng)用過程中，射頻卷標一般具有只讀功能。只讀卷標信息的寫入，在更多的情況下是在射頻卷標芯片的生產(chǎn)過程中即卷標信息寫入芯片，使得每一個射頻標簽擁有一個唯一的標識UID。應(yīng)用中，需再建立標簽唯一UID與待識別物品的標識信息之間的對應(yīng)關(guān)系（如車牌號）。只讀卷標信息的寫入也有在應(yīng)用之前，由專用的初始化設(shè)備將完整的卷標信息寫入。2）射頻卷標信息的寫入采用有線接觸方式實現(xiàn)，一般稱這種卷標信息寫入裝置為編程器。這種接觸式的射頻卷標信息寫入方式通常具有多次改寫的能力。卷標在完成信息注入后，通常需將寫入口密閉起來，以滿足應(yīng)用中對其防潮、防水、防污等要求。3）射頻標簽在出廠后，允許