射頻識(shí)別技術(shù)原理以及RFID系統(tǒng)組成介紹

1、射頻識(shí)別原理

RFID射頻識(shí)別是一種非接觸自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其基本原理是電磁理論。通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并收集相關(guān)數(shù)據(jù)，能夠在各種惡劣環(huán)境下工作，而無(wú)需手動(dòng)干預(yù)。RFID技術(shù)可以識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)的物體，同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，長(zhǎng)達(dá)幾十米的識(shí)別距離。RFID自動(dòng)識(shí)別技術(shù)是一項(xiàng)突破性技術(shù)。第一，它可以識(shí)別一個(gè)非常具體的物體，而不是像條形碼一樣只能識(shí)別一種物體。其次，可以使用射頻通過(guò)外部材料讀取數(shù)據(jù)，條形碼必須用激光讀取信息。第三，條形碼一次只能讀取一個(gè)，而多個(gè)對(duì)象可以同時(shí)讀取。另外，存儲(chǔ)的信息量也很大。

2、RFID系統(tǒng)組成

最基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成：電子標(biāo)簽、RFID讀寫(xiě)器和后臺(tái)管理系統(tǒng)。
1)電子標(biāo)簽：電子標(biāo)簽包括電子芯片和標(biāo)簽天線，天線在標(biāo)簽和RFID讀寫(xiě)器之間傳遞射頻信號(hào)，電子芯片存儲(chǔ)物體的數(shù)據(jù)，天線用于發(fā)送和接收無(wú)線電波。
電子標(biāo)簽根據(jù)供電方式分為無(wú)源電子標(biāo)簽、有源電子標(biāo)簽和半有源電子標(biāo)簽。
無(wú)源電子標(biāo)簽：標(biāo)簽內(nèi)部沒(méi)有電池，工作能量必須由讀取器釋放的電磁場(chǎng)提供，重量輕，體積小，壽命長(zhǎng)，成本低，可以采用各種非金屬封裝材料制作，是目前最流行的電子標(biāo)簽形式。識(shí)別距離相對(duì)比較小，一般在幾米到幾十米之間。
有源電子標(biāo)簽：通過(guò)標(biāo)簽內(nèi)的電池供電，不需要RFID閱讀器的能源供應(yīng)，標(biāo)簽主動(dòng)釋放電磁信號(hào)，識(shí)別距離長(zhǎng)，通?？蛇_(dá)幾十米或幾百米，缺點(diǎn)是電池壽命有限，不能輕易制作薄卡。
半有源電子標(biāo)簽：內(nèi)部有電池，但電池只對(duì)標(biāo)簽內(nèi)部電路供電，不主動(dòng)發(fā)送信號(hào)。能量傳遞與無(wú)源系統(tǒng)相似，因此壽命比一般有源系統(tǒng)標(biāo)簽長(zhǎng)得多。
2)RFID讀寫(xiě)器：利用射頻技術(shù)讀寫(xiě)電子標(biāo)簽的設(shè)備，讀者接收電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)信息，并將其發(fā)送到后臺(tái)管理系統(tǒng)。
3)后臺(tái)管理系統(tǒng)：RFID閱讀器通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口連接到后臺(tái)管理系統(tǒng)，后臺(tái)管理系統(tǒng)執(zhí)行數(shù)據(jù)處理、傳輸和通信功能。

3、RFID的工作原理

射頻識(shí)別系統(tǒng)的基本型號(hào)如下圖所示。其中電子標(biāo)簽也稱為射頻標(biāo)簽、應(yīng)答器和數(shù)據(jù)載體。閱讀器也稱為閱讀設(shè)備，是掃描儀、通訊器和閱讀器(取決于電子標(biāo)簽是否可以無(wú)線復(fù)蓋數(shù)據(jù))。電子標(biāo)簽和閱讀器之間通過(guò)耦合實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的空間(無(wú)接觸)耦合，在耦合通道內(nèi)根據(jù)時(shí)序關(guān)系實(shí)現(xiàn)能量傳遞、數(shù)據(jù)交換。
RFID系統(tǒng)的基本工作流程是，讀取器發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的無(wú)線信號(hào)，射頻卡進(jìn)入發(fā)射天線工作區(qū)時(shí)產(chǎn)生感知電流，射頻卡獲取能量。射頻卡通過(guò)卡內(nèi)置傳輸天線傳輸自我編碼等信息。系統(tǒng)接收天線從射頻卡發(fā)送的載波信號(hào)，通過(guò)天線調(diào)節(jié)器發(fā)送到閱讀器，閱讀器對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼后后臺(tái)，發(fā)送到主系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理。主系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷卡的合法性，對(duì)不同的設(shè)置進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚砗涂刂疲⑦\(yùn)行命令信號(hào)控制來(lái)執(zhí)行機(jī)制動(dòng)作。

閱讀器和電子標(biāo)簽之間發(fā)生的射頻信號(hào)的組合類型有兩種。

1)電感耦合。變壓器模型通過(guò)空間高頻交流磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)耦合，其依據(jù)是電磁感應(yīng)定律，如右圖A所示。導(dǎo)體耦合通常適用于中低頻操作的近場(chǎng)射頻識(shí)別系統(tǒng)。典型的工作頻率為125kHz、225kHz和13.56MHz。識(shí)別作用距離小于1米，一般作用距離為10~20CM。

2)電磁反向散射結(jié)合：雷達(dá)原理模型，發(fā)射的電磁波，到達(dá)目標(biāo)后反射，同時(shí)再次傳輸目標(biāo)信息，是依據(jù)電磁波的空間傳播規(guī)律。見(jiàn)如圖。電磁反向散射耦合一般適用于高頻、微波工作的遠(yuǎn)距離射頻識(shí)別系統(tǒng)。典型的工作頻率為433MHz、915MHz、2.45GHz和5.8GHz。識(shí)別作用距離大于1米，一般作用距離為3-50米。