劉耀輝 :第 1 頁 共 57 頁 Tel309 FaxQQ:35260837 MSN:hea_ E-mail:hea_ Add:北京市海淀區中關村東路 18 號財智國際大廈 B 座 20 層 2001-2002 RFID 基礎知識 1什么是 RFID RFID 是 Radio Frequency Identification 的縮寫，即射頻識別。常稱 為感應式電子芯片或近接卡、感應卡、非接觸卡、電子標簽、電子條碼 等等。 一套完整 RFID 系統由 Reader與 Transponder 兩部份組成，其動作原理為由 Reader 發射一特定頻率之無限電波能量給Transponder，用以驅動 Transponder 電路將內部之 ID Code 送出，此時 Reader 便接收此ID Code。 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制，安全性高、長壽命。 RFID 的應用非常廣泛，目前典型應用有動物芯片、汽車芯片防盜器、門禁管制、停車場管制、生產線自動化、物料管理。 RFID 標簽有兩種：有源標簽和無源標簽。 2什么是電子標簽 電子標簽即為 RFID， 有的稱 為 射頻標簽、射頻識別。它是一種非接觸式的自動識別技術，通過射頻信號識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無須人工干預，作為條形碼的無線版本， RFID 技術具有條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離大、標簽上數據可以加密、存儲數據容量更大、 存儲信息更改自如等優點。 3什么是 RFID 技術 RFID 射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環境。 RFID 技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。 短距離射頻產品不怕油漬、灰塵污染等惡劣的環境，可在這樣的環境中替代條碼，例如用在工廠的流水線上跟蹤物體。 長距射頻產品多用于交通上，識別距離可達幾十米，如自動收費或識別車輛身份等。 -RFID 基礎知識 - 劉耀輝 :第 2 頁 共 57 頁 Tel309 FaxQQ:35260837 MSN:hea_ E-mail:hea_ Add:北京市海淀區中關村東路 18 號財智國際大廈 B 座 20 層 2001-2002 4什么是 RFID 解決方案 RFID 解決方案是 RFID 技術供應商針對行業發展 特點制定的 RFID 應用方案，可根據不同企業的實際要求“量身定做”。 RFID 解決方案可按照行業進行分類，物流、防偽防盜、身份識別、資產管理、動物管理、快捷支付等等。 5. 什么是 RFID 中間件 RFID 產業潛力無窮，應用的范圍遍及制造、物流、醫療、運輸、零售、國防等等。 Gartner Group 認為， RFID 是 2005 年建議企業可考慮引入的十大策略技術之一，然而其成功的 關鍵除了標簽（ Tag）的價格、天線的設計、波段的標準化、設備的認證之外，最重要的是要有關鍵的應用軟件（ Killer Application） ，才能迅速推廣。而中間件（ Middleware）可稱為是 RFID 運作的中樞，因為它可以加速關鍵應用的問世。 6 RFID 系統的基本組成部分 最基本的 RFID 系統由三部分組成： 標簽 (Tag)：由耦合組件及芯片組成，每個標簽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 )標簽信息的設備，可設計為手持式或固定式； 天線 (Antenna)：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。 7是什么讓零售商如此推崇 RFID 據 Sanford C. Bernstein 公司的零售業分 析師估計，通過采用 RFID 沃爾瑪每年可以節省 83.5 億美元，其中大部分是因為不需要人工查看進貨的條碼而節省的勞動力成本。盡管另外一些分析師認為 80 億美元這個數字過于樂觀，但毫無疑問， RFID 有助于解決零售業兩個最大的難題：商品斷貨和損耗（因盜竊和供應鏈被攪亂而損失的產品），而現在單是盜竊一項，沃爾瑪一年的損失就差不多有 20 億美元，如果一家合法企業的營業額能達到這個數字，就可以在美國 1000 家最大企業的排行榜中名列第 694 位。研究機構估計，這種RFID 技術能夠幫助把失竊和存貨水平降低 25%。 3 北京 儀創科技有限公司 劉耀輝 :第 3 頁 共 57 頁 Tel309 FaxQQ:35260837 MSN:hea_ E-mail:hea_ Add:北京市海淀區中關村東路 18 號財 智國際大廈 B 座 20 層 2001-2002 8 RFID 無 線識別電子標簽基礎介紹 無線射頻識別技術（ Radio Frequency Idenfication， RFID）是一種非接觸的自動識別技術，其 基本原理是利用射頻信號和空間耦合（電感或電磁耦合）或雷達反射的傳輸特性，實現對被識別物體的自動識別。 RFID 系統至少包含電子標簽和閱讀器兩部分。電子標簽是射頻識別系統的數據載體，電子標簽由標簽天線和標簽專用芯片組成。依據電子標簽供電方式的不同，電子標簽可以分為有源電子標簽 (Active tag)、無源電子標簽 (Passive tag)和半無源電子標簽 (Semipassive tag)。有源電子標簽內裝有電池，無源射頻標簽沒有內裝電池，半無源電子標簽(Semi passive tag)部分依靠電池工作。 電子標簽依據頻率的不同可分為低頻電子標簽、高頻電子標簽、超高頻電子標簽和微波電子標簽。依據封裝形式的不同可分為信用卡標簽、線形標簽、紙狀標簽、玻璃管標簽、圓形標簽及特殊用途的異形標簽等。 RFID 閱讀器（讀寫器）通過天線與 RFID 電子標簽進行無線通信，可以實現對標簽識別碼和內存數據的讀出或寫入操作。 典型的閱讀器包含有高頻模塊 (發送器和接收器 )、控制單元以及閱讀器天線。 9 RFID 發展歷程 RFID 直接繼承了雷達的概念，并由此發展出一種生機勃勃的 AIDC 新技術 RFID 技術。 1948 年哈里 .斯托克曼發表的“利用反射功率的通訊”奠定了射頻識別 RFID 的理論基礎。 RFID 技術發展的歷程表。在 20 世紀中，無線電技術的理論與應用研究是科學技術發展最重要的成就之一。 RFID 技術的發展可按 10 年期劃分如下： 1941 1950 年。雷達的改進和應用催生了 RFID 技術， 1948 年奠定了 RFID 技術的理論基礎。 1951 1960 年。早期 RFID 技術的探索階段，主要處于實驗室實驗研究。 1961 1970 年。 RFID 技術的理論得到了發展，開始了一些應用嘗試。 1971 1980 年。 RFID 技術與產品研發處于一個大發展時期，各種 RFID 技術測試得到加速。出現了一些最早的 RFID 應用。 -RFID 基礎知識 - 劉耀輝 :第 4 頁 共 57 頁 Tel309 FaxQQ:35260837 MSN:hea_ E-mail:hea_ Add:北京市海淀區中關村東路 18 號財智國際大廈 B 座 20 層 2001-2002 1981 1990 年。 RFID 技術及產品進入商業應用階段，各種規模應用開始出現。 1991 2000 年。 RFID 技術標準化問題日趨得到重視， RFID 產品得到廣泛采用， RFID產品逐漸成為人們生活中的一部分。 2001 至 今。標準化問題日趨為人們所重視， RFID 產品種類更加豐富，有源電子標簽、無源電子標簽及半無 源電子標簽均得到發展，電子標簽成本不斷降低，規模應用行業擴大。 RFID 技術的理論得到豐富和完善。單芯片電子標簽、多電子標簽識讀、無線可讀可寫、無源電子標簽的遠距離識別、適應高速移動物體的 RFID 正在成為現實。 RFID 工作原理 RFID 工作原理和相關原理知識 其中，電子標簽又稱為射頻標簽、應答器、數據載體；閱讀器又稱為讀出裝置，掃描器、通訊器、讀寫器 (取決于電子標簽是否可以無線改寫數據 )。電子標簽與閱讀器之間通過耦合組件實現射頻信號的空間 (無接觸 )耦合、在耦合通道內，根據時序關系，實現能量的傳遞、數據的交 換。 發生在閱讀器和電子標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耦合，依據的是電磁感應定律， (2) 電磁反向散射耦合：雷達原理模型，發射出去的電磁波，碰到目標后反射，同時攜帶回目標信息，依據的是電磁波的空間傳播規律。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。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 20cm。 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。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 應用領域 RFID 應用的領域相當廣泛 5 北京 儀創科技有限公司 劉耀輝 :第 5 頁 共 57 頁 Tel309 FaxQQ:35260837 MSN:hea_ E-mail:hea_ Add:北京市海淀區中關村東路 18 號財 智國際大廈 B 座 20 層 2001-2002 1、物流：物流過程中的貨物追蹤，信息自動采集，倉儲應用，港口應用，郵政，快遞。 2、零售：商品的銷售數據實時統計，補貨，防盜。 3、制造業：生產數據的實時監控，質量追蹤，自動化生產。 4、服裝業：自動化生產，倉儲管理，品牌管理，單品管理，渠道管理。 5、醫療：醫療器械管理，病人身份識別，嬰兒防盜。 6、身份識別：電子護照，身份證，學生證等 各種電子證件。 7、防偽：貴重物品（煙，酒，藥品）的防偽，票證的防偽等。 8、資產管理：各類資產（貴重的或數量大相似性高的或危險品等 )。 9、交通：高速不停車，出租車管理，公交車樞紐管理，鐵路機車識別等。 10、食品：水果，蔬菜，生鮮，食品等保鮮度管理。 11、動物識別：訓養動物，畜牧牲口，寵物等識別管理。 12、圖書館：書店，圖書館，出版社等應用。 13、汽車：制造，防盜，定位，車鑰匙。 14、航空：制造，旅客機票，行李包裹追蹤。 15、軍事：彈藥，槍支，物資，人員，卡車等識別與追蹤。 RFID 相關術語 RFID 相關術語 射頻：一般指微波。 微波：波長為 0.1 100cm 或頻率在 1 100GHZ 的電磁波。 電子標簽：以電子數據形式存儲標識物體代碼的標簽，也叫射頻卡。 被動式電子標簽：內部無電源、靠接收微波能量工作的電子標簽。 主動式電子標簽：靠內部電池供電工作的電子標簽。 微波天線：用于發射和接受微波信號。 讀出裝置：用于讀取電子標簽內電子數據。 閱讀器：用于讀取電子標簽內電子數據。 編程器：用于將電子數據寫入電子標簽或查閱電子標簽內存儲數據。 -RFID 基礎知識 - 劉耀輝 :第 6 頁 共 57 頁 Tel309 FaxQQ:35260837 MSN:hea_ E-mail:hea_ Add:北京市海淀區中關村東路 18 號財智國際大廈 B 座 20 層 2001-2002 波束范圍：指天線發射微波的照射功率范圍。 標簽容量：電子標簽 編程時所能寫入的字節數或邏輯位數。 振幅 (Amplitude)： 無線電波最高點和零值之間的距離。 只讀存儲（ Read-only memory ， ROM） ： 一種將信息存儲在芯片上的形式，不能被覆蓋。只讀芯片要比讀寫芯片便宜得多。 自動數據采集（ Automatic data capture， ADC） ： 用于收集數據并直接將其導入（不涉及人工參與）計算機系統的方法（見自動識別與數據采集）。 智能卡（ Smart Card） ： 內嵌有微芯片的塑料卡的通稱。一些智能卡包含一個 RFID 芯片，所以它們不需要與讀寫器的任何物理接 觸就能夠識別持卡人。 RFID 智能卡常常被稱為“遙控”智能卡。 a-Biz 自動識別技術的應用案例框架 。 a-Biz 是一項自動識別工程，它的終極目標是將自動識別技術與現實世界中的應用案例結合，以此實現 “ 商業自動化 ” ，或者說是 a-Biz。 ASN 高級貨運通知 ， 也可稱之為 DA，此電子文檔先于貨物被發送出去，以通知對方貨物在運送途中。 BIS 商業信息系統 ， 商業信息系統，即 BIS，是用來處理商業交易信息的系統。 DA 發貨通知 ， 此電子文檔先于貨物被發送出去，以通知對方貨物在運送途中。 EAN 歐洲物品編碼組 ， 該組織創建于 1974 年，是由歐洲 12 個國家的生產商和分銷商建立了一個 ad-hoc 委員會。它的任務是調查在歐洲制訂統一的標準化的編碼體系的可能性，類似于美國使用的 UPC 體系。最終創立了與 UPC 兼容的 “ 歐洲物品編碼 ” 。 EPCTM 產品電子碼 ， 產品電子碼，即 EPC，是自動識別體系中用來唯一標識對象的編碼。它的目的類似于 GTIN 及 UPC 等。 ONS 對象名解析服務 ， 對象名稱解析服務，即 ONS，是自動識別系統的一個組件。類似于 Internet 中的域名解析服務 DNS，跟 DNS 類似， ONS 也執行名稱解析功能 。 PML 實體標記語言 ， 自動識別設備使用實體標記語言傳遞實體信息。 SavantTM 自動識別技術框架的一部分。它是一個在全球范圍內分布的服務器，提供數據路由服務，實現數據捕獲、數據監視及數據傳送功能。 UCC 統一編碼委員會 ， 統一編碼委員會的任務是在全球范圍內，其目標是建立與推動7 北京 儀創科技有限公司 劉耀輝 :第 7 頁 共 57 頁 Tel309 FaxQQ:35260837 MSN:hea_ E-mail:hea_ Add:北京市海淀區中關村東路 18 號財 智國際大廈 B 座 20 層 2001-2002 物品識別及相關電子通訊技術的多元化工業標準。提高供應鏈內的管理水平，為使用者帶來附加價值。 UML 統一建模語言 ， 統一建模語言，即 UML，是一種使用案例和活動圖等工具，為商業需求和商業流程建模的描述性語言。 標簽 1什么是電 子產品代碼標簽 電子產品代碼是全球產品代碼的發展，可以識別視野之外的目標。電子產品代碼并不僅僅是一個無線電波條形碼，它包含著一系列的數據和信息，象產地，日期代碼和其它關鍵的供應信息，這些信息儲存在一個小的硅片中，利用標簽，解讀器和計算機的聯網，生產者和零售商就可以隨時了解精確的產品和庫存信息。 2 RFID 標簽的價格是多少 RFID 標簽的價格一直是抑制 RFID 發展的桎梏。射頻標簽價格根據標簽種類和應用價格從 30 美分到 50 美元不等，總的來說，用在高檔產品中的智能標簽在 50 美分以上，主動標簽要貴的多，帶有復雜靈 敏組件的價格在 100 美元以上。 一段時間前，某公司重磅推出 5 美分 Gen 2 標簽產品，宣稱終端用戶只要一次標簽定購量達到 1 億枚，其 RFID Gen 2 標簽價格就可以降到 5 美分 /枚。而很明顯，暫時沒有哪家公司的用量有這么大。而同時，一些機構預測： RFID 標簽的市場潛能非常大，預期到了2010 年達到 230 億美元，但是目前僅是冰山之一角。而標簽的價格，大概還要另外 5 7年時間，才可能如人們預期的，降到每個 5 美分。 3射頻標簽能用于金屬物體嗎？能用于含水成分較高的物品嗎 金屬和多水環境也是阻止 RFID 大量使用的一個 很大因素。無線電波會從金屬物體上反射回來，會被水吸收。這會使跟蹤金屬物體或是含水較高的物體產生困難。但是精心設計的系統能解決這些問題。 4. 只讀和讀寫標簽有什么區別 5. 什么叫標簽沖突 解讀器在同時讀取多個標簽發射回來的信息會產生標簽沖突的問題，商家采用不同的-RFID 基礎知識 - 劉耀輝 :第 8 頁 共 57 頁 Tel309 FaxQQ:35260837 MSN:hea_ E-mail:hea_ Add:北京市海淀區中關村東路 18 號財智國際大廈 B 座 20 層 2001-2002 系統使得標簽一次發回一個信息。解讀器又能同時讀取多個標簽，所以 所有的標簽能同時被讀取。 6. 射頻標簽能儲存多少信息 標簽根據商家種類的不同能儲存從 512byte 到 4M 不等的數據。標簽中儲存的數據是由系統的應用和相應的標準決定的。例如，標簽能夠提供 產品生產，運輸，存儲情況，也可以辨別機器，動物和個體的身份。這些類似于條形碼中存儲的信息。標簽還可以連接到數據庫，存儲產品庫存編號，當前位置，狀態，售價，批號的信息。相應的，射頻標簽在讀取數據時不用參照數據庫可以直接確定代碼的含義。 7. 射頻標簽可以和傳感器連接嗎 可以，射頻標簽已經和許多傳感器連接了，包括能記錄溫度，濕度的。當環境條件發生變化時，標簽能夠得到提示，尤其是當變化對物品的儲存和使用有重要影響時。 8. 應答器，智能標簽，射頻標簽有什么區別 最初在技術領域，應答器是指能夠傳輸信息 、 回復信息的電 子模塊，近些年，由于射頻技術發展迅猛，應答器有了新的說法和含義，又被叫做智能標簽或標簽。智能標簽確切的說是射頻標簽的一種創新，由具有粘性的標簽和超薄射頻標簽組成。智能標簽將射頻技術和方便靈活的標簽印刷優點結合起來，具有讀寫功能的智能標簽能被多次編程，遵循標簽最初制作時的編碼規律。 RFID 閱讀器（讀寫器）通過天線與 RFID 電子標簽進行無線通信，可以實現對標簽識別碼和內存數據的讀出或寫入操作。典型的閱讀器包含有高頻模塊 (發送器和接收器 )、控制單元以及閱讀器天線。 9. 哪種標簽適合我的客戶的產品 標簽能在有 水的環境下正常工作嗎？金屬會破壞它的功能嗎？在什么溫度下它能正常工作 ？ 含水量較高的產品，金屬物品，很高或是很低的溫度對于標簽的工作都會是一項挑戰。但是經過精心設計的系統能克服這些缺點，因此根據應用功能和對象的不同，標簽的種類也大相徑庭。射頻標簽的目的是使用一種統一標準的電子產品代碼，使產品在不同領域都能被辨識。 9 北京 儀創科技有限公司 劉耀輝 :第 9 頁 共 57 頁 Tel309 FaxQQ:35260837 MSN:hea_ E-mail:hea_ Add:北京市海淀區中關村東路 18 號財 智國際大廈 B 座 20 層 2001-2002 RFID 讀寫設備基本介紹 1什么是 RFID 讀寫器 無線射頻識別技術（ Radio Frequency Idenfication， RFID）是一種非接觸的自動識別技術，其基本原理是利用射頻信號和空間 耦合（電感或電磁耦合）或雷達反射的傳輸特性，實現對被識別物體的自動識別。 RFID 系統至少包含電子標簽和閱讀器兩部分。 RFID 閱讀器（讀寫器）通過天線與 RFID電子標簽進行無線通信，可以實現對標簽識別碼和內存數據的讀出或寫入操作。典型的閱讀器包含有高頻模塊 (發送器和接收器 )、控制單元以及閱讀器天線。 2 RFID 的工作原理 射頻識別系統的基本模型如圖 8 1 所示。 其中，電子標簽又稱為射頻標簽、應答器、數據載體；閱讀器又稱為讀出裝置，掃描器、通訊器、讀寫器 (取決于電子標簽是否可以無線改寫數據 )。電子標簽與閱讀器 之間通過耦合組件實現射頻信號的空間 (無接觸 )耦合、在耦合通道內，根據時序關系，實現能量的傳遞、數據的交換。 發生在閱讀器和電子標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耦合，依據的是電磁感應定 律，如右圖所示。 (2) 電磁反向散射耦合：雷達原理模型，發射出去的電磁波，碰到目標后反射，同時攜帶回目標信息，依據的是電磁波的空間傳播規律 。 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。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。 電磁反向散射耦合方式一般適合于高頻、微波工作的遠距離射頻識別系統。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 讀寫器技術原理圖 : -RFID 基礎知識 - 劉耀輝 :第 10 頁 共 57 頁 Tel309 FaxQQ:35260837 MSN:hea_ E-mail:hea_ Add:北京市海淀區中關村東路 18 號財智國際大廈 B 座 20 層 2001-2002 電感耦合模型的讀寫器 電磁反向散射耦合型的 RFID 讀寫器 3 RFID 讀寫器防沖撞（防碰撞）實理機理 RFID 分類的第二個重要的看點在于是否需要同時讀取復數個標簽。為了實現這個功能在通信上所采取的技術是（防沖撞） “ 防碰撞 ”。 同時讀取復 數個標簽是常被人們談及的 RFID比圖形碼遠為優越的地方，但是如果沒有防碰撞 （防沖撞）的功能時， RFID 系統只能讀寫一個標簽。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就會導致讀取的錯誤。 其次，我們來簡單地說明防碰撞（防沖撞）功能的工作原理。即使是具有防碰撞（防沖撞）功能的 RFID 系統，實際上并非同時讀取所有標簽的內容。在同時查出有復數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 系統里應用的 ALOHA 方式的防碰撞功 能的工作步驟如下。 11 北京 儀創科技有限公司 劉耀輝 :第 11 頁 共 57 頁 Tel309 FaxQQ:35260837 MSN:hea_ E-mail:hea_ Add:北京市海淀區中關村東路 18 號財 智國際大廈 B 座 20 層 2001-2002 1）、首先，閱讀器指定電子標簽內存的特定位數（ 14 位左右）為次數批量。 2）、電子標簽根據次數批量，將響應的時機離散化。例如在兩位數的次數批量“ 00、01、 10、 11”時，讀寫器將以不同的時機對這四種可能性逐一進行響應。 3）、若在各個時機里同時響應的電子標簽只有一個的場合下才能得到這個電子標簽的正常數據。信息讀取之后閱讀器對于這個電子標簽發送在一定的時間內不再響應的睡眠的指令（ Sleep/Mute）使之在休眠，避免再次向應。 4）、若在各個時機內同時由幾個電子標簽響應，判別為“沖 突”。在這種情況下，內存內的另外兩位數所記錄的次數批量，重復以上從 2）開始的處理。 5）、所有的電子標簽都完成響應之后，閱讀器向他們發送喚醒的指令（ Wake Up），從而完成對所有電子標簽的信息讀取。 在這種搭載有防碰撞（防沖撞）功能的 RFID 系統中，為了只讀一個標簽，幾經調整次數批量反復讀取進行檢索。所以，一次性讀取具有一定數量的標簽的情況下，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。 實現防止抗碰撞（防沖撞）的功能是 RFID 在物流領域中取 代圖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。為了實現這種計價方式，抗碰撞 （防沖撞）功能必須完備。另一方面，在電子貨幣和個人認證方面利用 RFID 系統時，同時識別幾個標簽是發生差錯的主要原因。 具有抗碰撞（防沖撞）功能的 RFID 系統的價格比不具有這種功能的系統的要昂貴。當-RFID 基礎知識 - 劉耀輝 :第 12 頁 共 57 頁 Tel309 FaxQQ:35260837 MSN:hea_ E-mail:hea_ Add:北京市海淀區中關村東路 18 號財智國際大廈 B 座 20 層 2001-2002 個人用戶在制作 RFID 系統的時候，如果沒有必要進行復數個 ID 同時認識時就沒有必要選擇抗碰撞機能的讀寫器。 RFID 讀寫器 1 RFID 讀寫器頻率分類 和我們聽的收音機道理一樣，射頻標簽和閱讀器也要調制到相同的頻率 才能工作。 LF， HF， UHF 就對應著不同頻率的射頻。 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 910MHz 范圍之內，還有 2.4G 的微波讀寫器。 2為什么要使用不同的頻率 在操作中有 4 種波段的頻率，低頻（ 125KHz），高頻（ 13.54MHz），超高頻（ 850-910MHz），微波（ 2.45GHz） 。 每一種頻率都有它的特點，被用在不同的領域，因此要正確使用就要先選擇合適的頻率。 不同的國家所使用頻率也不盡相同：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中。政府也通過調整閱讀器的電源來限制它對其它器械的影響。有些組織例如全球商務促進委員會正鼓勵政府取消限制。標簽和閱讀器生產廠商也正在開發能使用不同頻率系統避免這些問題。 3所有的閱讀器都能支持不同種類的標簽嗎 目前還不是。很多公司生產的閱讀器 ， 支持現有供給鏈中用的新標簽的射頻技術。一些閱讀器只支持新的電子產品代碼，一些只支持某些生產廠商生產的特定標簽。 4什么是閱讀器沖突 射頻技術遇到的一個問題就是閱讀器沖突，就是一個閱讀器接收到的信息和另外一 個閱讀器接收到的信息發生沖突，產生重疊。解決這個問題的一種方法是使用 TDMA 技術，簡單來說就是閱讀器被指揮在不同時間接收信號，而不是同時，這樣就保證了閱讀器不會互相干擾。但是在同一區域的物品就會被讀取兩次，因此就要建立相應的系統去避免這種情況的發生。 5我們如何知道哪個頻率適合于我們的產品 13 北京 儀創科技有限公司 劉耀輝 :第 13 頁 共 57 頁 Tel309 FaxQQ:35260837 MSN:hea_ E-mail:hea_ Add:北京市海淀區中關村東路 18 號財 智國際大廈 B 座 20 層 2001-2002 不同的頻率有不同的特點，因此他們的用 途也就形形色色。例如，低頻標簽比超高頻標簽便宜，節省能量，穿透 金屬物體力強，他們最適合用于含水成分較高的物體，例如水果等。超高頻作用范圍廣，傳送數據速度快，但是他們比較耗能，穿透力較 弱，作業區域不能有太多干擾，適合用于監測從海港運到倉庫的物品。 6我需要什么樣的閱讀器 閱讀器和標簽一樣，得通過研究供給方式決定使用種類和數量。例如，要求是管理進出倉庫的庫存，閱讀器可以安裝在碼頭貨物進出的艙門上。如果要求是管理送給特定客戶的產品，那閱讀器應該不僅僅裝在艙門上，還應該裝在卡車上。如果要求是控制零售貨架，固定或是手持裝置可以采用，從而方便自動出庫記錄和計數。 RFID 知識進階 1. 工作方式 射頻識別系統的基本工作方式分為全雙工（ Full Duplex）和半雙工（ Half Duplex）系統 以及時序（ SEQ）系統。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中，射頻標簽的響應是在讀寫器發出的電磁場或電磁波的情況下發送出去的。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別開來。在實踐中，人們對從射頻標簽到閱讀器的數據傳輸一般采用負載反射調制技術將射頻標簽數據加載到反射回波上（尤其是針對無源射頻標簽 系統）。 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，并被用于從射頻標簽到閱讀器的數據傳輸。其實，這是一種典型的雷達工作方式。時序方法的缺點是：在閱讀器發送間歇時，射頻標簽的能量供應中斷，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。 2數據量 射頻識別射頻標簽的數據量通常在幾個字節到幾千個字節之間。但是，有一個例外，-RFID 基礎知識 - 劉耀輝 :第 14 頁 共 57 頁 Tel309 FaxQQ:35260837 MSN:hea_ E-mail:hea_ Add:北京市海淀區中關村東路 18 號財智國際大廈 B 座 20 層 2001-2002 這就是 1 比特射頻標簽。它有 1 比特的數據量就足夠了，使閱讀器能夠作出以下兩種狀態的判斷： “ 在電磁場中有射頻標簽 ” 或 “ 在電磁場中無射頻標簽 ” 。這種要求對于實現簡單的監控或信號發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（ EAS）。當帶著沒有付款的商品離開百貨商場時，安裝在出口的讀寫器就能識別出 “ 在電磁場中有射頻標簽 ” 的狀況，并引起相應的反應。對按規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。 3可編程 能否給射頻標簽寫入數據是區分射頻識別系統的另外一個因素。對簡單的射頻識別系統來說，射頻標簽的數據大多是簡單的（ 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，可寫入的射頻標簽通過讀寫器或專用的編程設備寫入數據。 射頻標簽的數據寫入一般分為無線寫入與有線寫入兩種形式。目前鐵路應用的機車、貨車射頻標簽均采用有線寫入的工作方式。 4數據載體 為了存貯數據，主要使用三種方法： EEPROM、 FRAM、 SRAM。對一般的射頻識別系統來說，使用電可擦可編程只讀存貯器（ EEPROM）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 10 萬 次。最近，也有個別廠家使用所謂的鐵電隨機存取 存貯器（ FRAM）。與電可擦可編程只讀存貯器相比，鐵電隨機存取存貯器的寫入功率消耗減少 100 倍，寫入時間甚至減少 1000 倍。然而，鐵電隨機存取存貯器由于生產中的問題至今未獲得廣泛應用。 FRAM 屬于非易失類存貯器。 對微波系統來說，還使用靜態隨機存取存貯器（ SRAM），存貯器能很快寫入數據。為了永久保存數據，需要用輔助電池作不中斷的供電。 5狀態模式 對可編程射頻標簽來說，必須由數據載體的 “ 內部邏輯 ” 控制對標簽存貯器的寫 /讀操作以及對寫 /讀授權的請求。在最簡單的情況下，可由一臺狀態機來完成。使用狀態機，可以完成很復雜的過程。然而，狀態機的缺點是：對修改編程的功能缺乏靈活性，這意味著要設計新的芯片，由于這些變化需要修改硅芯片上的電路，設計更改實現所要的花費很大。 微處理器的使用明顯地改善了這種情況。在芯片生產時，將用于管理應用數據的操作15 北京 儀創科技有限公司 劉耀輝 :第 15 頁 共 57 頁 Tel309 FaxQQ:35260837 MSN:hea_ E-mail:hea_ Add:北京市海淀區中關村東路 18 號財 智國際大廈 B 座 20 層 2001-2002 系統，通過掩膜方式集成到微處理器中，這種修改花費不多。此外，軟件還能調整以適合各種專門應用。 此外，還有利用各種物理效應存貯數據的射頻標簽，其中包括只讀的表面波（ SAW）射頻標簽和通常能去活化（寫入 “ 0” ）以及極少的可以重新活化（寫入 “ 1” ）的 1 比特射頻標簽。 6能量供應 射 頻識別系統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。 7頻率范圍 射頻識別系統的另一個重要特征是系統的工作頻率和閱讀距離?？梢哉f工作頻率與閱讀距離是密切相關的，這是由電磁波的傳播特性所決定的。通常把射頻識別系統的工作頻率定義為閱讀器讀射頻標簽時發送射頻信號所使用的頻率。在大多數情況下，把它叫做閱讀器發送頻率（負載調制、反向散射） 。不管在何種情況下，射頻標簽的 “ 發射功率 ” 要比閱讀器發射功率低很多。 射頻識別系統閱讀器發送的頻率基本上劃歸三個范圍：（ 1）低頻（ 30kHz 300kHz）；（ 2）中高頻（ 3MHz 30MHz）；（ 3）超高頻（ 300MHz 3GHz）或微波（ 3GHz）。 根據作用距離，射頻識別系統的附加分類是：密耦合（ 0 1cm）、遙耦合（ 0 1m）和遠距離系統（ 1m）。 8射頻標簽讀寫器數據傳輸 射頻標簽回送到閱讀器的數據傳輸方式多種多樣，可歸結為三類： （ 1）利用負載調制的反射或反向散射方式（反射波的頻率與閱 讀器的發送頻率一致）； （ 2）利用閱讀器發送頻率的次諧波傳送標簽信息（標簽反射波與閱讀器的發送頻率不同，為其高次諧波（ n 倍）或分諧波（ 1/n 倍）； （ 3）其它形式。 -RFID 基礎知識 - 劉耀輝 :第 16 頁 共 57 頁 Tel309 FaxQQ:35260837 MSN:hea_ E-mail:hea_ Add:北京市海淀區中關村東路 18 號財智國際大廈 B 座 20 層 2001-2002 RFID 工作頻率的分類 1. 概要 從應用概念來說，射頻標簽的工作頻率也就是射頻識別系統的工作頻率，是其最重要的特點之一。 射頻標簽的工作頻率不僅決定著射頻識別系統工作原理（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的難易程度和設備的成本。 工作在不同頻段或頻點上的射頻標簽具有不同的特點。射頻識別應用占據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， 902 928MHz， 2.45GHz， 5.8GHz 等。 從應用概念來說，射頻標簽的工作頻率也就是射頻識別系統的工作頻率。 2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據時，低 頻標簽需位于閱讀器天線輻射的近場區內。低頻標簽的閱讀距離一般情況下小于 1m。 低頻標簽的典型應用有：動物識別、容器識別、工具識別、電子閉鎖防盜（帶有內置應答器的汽車鑰匙）等。與低頻標簽相關的國際標準有： ISO11784/11785（用于動物識別）、ISO18000-2（ 125-135 kHz）。低頻標簽有多種外觀形式，應用于動物識別的低頻標簽外觀有：項圈式、耳牌式、注射式、藥丸式等。典型應用的動物有牛、信鴿等。 低頻標簽的主要優勢體現在：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、數據量要求較少的識別應用（例如：動物識別）等。 低頻標簽的劣勢主要體現在：標簽存貯數據量較少；只能適合低速、近距離識別應用；與高頻標簽相比：標簽天線匝數更多，成本更高一些； 3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， 從射頻識別應用角度來說，因其工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，根據無線電頻率 的一般劃17 北京 儀創科技有限公司 劉耀輝 :第 17 頁 共 57 頁 Tel309 FaxQQ:35260837 MSN:hea_ E-mail:hea_ Add:北京市海淀區中關村東路 18 號財 智國際大廈 B 座 20 層 2001-2002 分，其工作頻段又稱為高頻， 如表 2.2 所示，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主，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據交換時，標簽必須位于閱讀