RFID的工作原理和RFID的工作頻率

　　RFID 射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，其基本原理是電磁理論。它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識別高速運動物體并可同時識別多個標(biāo)簽，操作快捷方便。

　　埃森哲實驗室首席科學(xué)家弗格森認(rèn)為RFID是一種突破性的技術(shù)：‘第一，可以識別單個的非常具體的物體，而不是像條形碼那樣只能識別一類物體;第二，其采用無線電射頻，可以透過外部材料讀取數(shù)據(jù)，而條形碼必須靠激光來讀取信息;第三，可以同時對多個物體進(jìn)行識讀，而條形碼只能一個一個地讀。此外，儲存的信息量也非常大。

　　最基本的RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、讀寫器和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等這三部分組成構(gòu)成。

　?。?）電子標(biāo)簽（Tag）：電子標(biāo)簽包含電子芯片和天線，天線在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號，電子芯片用來存儲物體的數(shù)據(jù)，天線用來收發(fā)無線電波。

　　電子標(biāo)簽按供電方式分為無源電子標(biāo)簽、有源電子標(biāo)簽和半有源電子標(biāo)簽三種：

　　無源電子標(biāo)簽：標(biāo)簽內(nèi)部沒有電池，其工作能量均需閱讀器發(fā)射的電磁場來提供，重量輕、體積小、壽命長、成本低，可制成各種卡片，是目前最流行的電子標(biāo)簽形式。其識別距離比有源系統(tǒng)要小，一般為幾米到十幾米，而且需要較大的閱讀器發(fā)射功率。

　　有源電子標(biāo)簽：通過標(biāo)簽內(nèi)部的電池來供電，不需要閱讀器提供能量來啟動，標(biāo)簽可主動發(fā)射電磁信號，識別距離較長，通?？蛇_(dá)幾十米甚至上百米，缺點是成本高壽命有限，而且不易做成薄卡。

　　半有源電子標(biāo)簽：內(nèi)有電池，但電池只對標(biāo)簽內(nèi)部電路供電，并不主動發(fā)射信號，其能量傳遞方式與無源系統(tǒng)類似，因此其工作壽命比一般有源系統(tǒng)標(biāo)簽要長許多。

　　（2）讀寫器（Reader）：利用射頻技術(shù)讀寫電子標(biāo)簽的設(shè)備，讀寫器接收電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)信息，并將其傳送給外部主機(jī)。

　?。?）計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（Computer）：讀寫器通過標(biāo)準(zhǔn)接口與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)的處理、傳輸和通信的功能。

　　RFID的工作原理：

　　射頻識別系統(tǒng)的基本模型如下圖所示。其中，電子標(biāo)簽又稱為射頻標(biāo)簽、應(yīng)答器、數(shù)據(jù)載體;閱讀器又稱為讀出裝置，掃描器、通訊器、讀寫器（取決于電子標(biāo)簽是否可以無線改寫數(shù)據(jù)）。電子標(biāo)簽與閱讀器之間通過耦合元件實現(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、數(shù)據(jù)的交換。

　　系統(tǒng)的基本工作流程是：閱讀器通過發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號，當(dāng)射頻卡進(jìn)入發(fā)射天線工作區(qū)域時產(chǎn)生感應(yīng)電流，射頻卡獲得能量被激活;射頻卡將自身編碼等信息通過卡內(nèi)置發(fā)送天線發(fā)送出去;系統(tǒng)接收天線接收到從射頻卡發(fā)送來的載波信號，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到閱讀器，閱讀器對接收的信號進(jìn)行解調(diào)和解碼然后送到后臺主系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理;主系統(tǒng)根據(jù)邏輯運算判斷該卡的合法性，針對不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作。

　　發(fā)生在閱讀器和電子標(biāo)簽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，如右圖A所示。電感耦合方式一般適合于中、低頻工作的近距離射頻識別系統(tǒng)。典型的工作頻率有：125kHz、225kHz和13.56MHz。識別作用距離小于1m，典型作用距離為10～20cra。

　?。?）電磁反向散射耦合：雷達(dá)原理模型，發(fā)射出去的電磁波，碰到目標(biāo)后反射，同時攜帶回目標(biāo)信息，依據(jù)的是電磁波的空間傳播規(guī)律，如圖B所示。電磁反向散射耦合方式一般適合于高頻、微波工作的遠(yuǎn)距離射頻識別系統(tǒng)。典型的工作頻率有：433MHz，915MHz，2.45GHz，5.8GHz。識別作用距離大于1m，典型作用距離為3—l0m。

　　RFID技術(shù)的基本工作原理并不復(fù)雜：標(biāo)簽進(jìn)入磁場后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息（無源標(biāo)簽或被動標(biāo)簽），或者由標(biāo)簽主動發(fā)送某一頻率的信號（Ac tive Tag，有源標(biāo)簽或主動標(biāo)簽），解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。

　　一套完整的RFID系統(tǒng)，是由閱讀器與電子標(biāo)簽也就是所謂的應(yīng)答器及應(yīng)用軟件系統(tǒng)三個部份所組成，其工作原理是Reader發(fā)射一特定頻率的無線電波能量，用以驅(qū)動電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時Reader便依序接收解讀數(shù)據(jù)，送給應(yīng)用程序做相應(yīng)的處理。以RFID 卡片閱讀器及電子標(biāo)簽之間的通訊及能量感應(yīng)方式來看大致上可以分成：感應(yīng)耦合及后向散射耦合兩種。一般低頻的RFID大都采用第一種式，而較高頻大多采用第二種方式。

　　閱讀器根據(jù)使用的結(jié)構(gòu)和技術(shù)不同可以是讀或讀/寫裝置，是RFID系統(tǒng)信息控制和處理中心。閱讀器通常由耦合模塊、收發(fā)模塊、控制模塊和接口單元組成。閱讀器和應(yīng)答器之間一般采用半雙工通信方式進(jìn)行信息交換，同時閱讀器通過耦合給無源應(yīng)答器提供能量和時序。在實際應(yīng)用中，可進(jìn)一步通過Ethernet或WLAN等實現(xiàn)對物體識別信息的采集、處理及遠(yuǎn)程傳送等管理功能。應(yīng)答器是RFID系統(tǒng)的信息載體，應(yīng)答器大多是由耦合原件（線圈、微帶天線等）和微芯片組成無源單元。