RFID是(shi)什么(me) RFID技術(shu)的工作(zuo)原理(li) 無線(xian)射頻技術(shu)介紹
什么是RFID技術？
RFID射頻(pin)識別(bie)是一種非接觸式的自(zi)動(dong)識別(bie)技(ji)術，它(ta)通過射頻(pin)信號自(zi)動(dong)識別(bie)目標(biao)對象并獲取相關(guan)數據，識別(bie)工作(zuo)無(wu)須人(ren)工干預，可工作(zuo)于(yu)各種惡劣環境。RFID技術可識別高速運動物(wu)體并(bing)可同時識別多(duo)個標(biao)簽，操作快捷方(fang)便。
埃森哲實驗室首席科學家弗格森認為RFID是一種突破性的技術："第(di)(di)一，可以識別單個(ge)的非(fei)常具體的物(wu)體，而(er)(er)不是像條(tiao)形(xing)(xing)碼(ma)那樣只(zhi)能識別一類物(wu)體；第(di)(di)二，其采用無線電(dian)射(she)頻(pin)，可以透(tou)過外(wai)(wai)部(bu)材料讀(du)取(qu)數據，而(er)(er)條(tiao)形(xing)(xing)碼(ma)必須靠激(ji)光(guang)來讀(du)取(qu)信(xin)息(xi)(xi)；第(di)(di)三，可以同(tong)時對(dui)多個(ge)物(wu)體進行識讀(du)，而(er)(er)條(tiao)形(xing)(xing)碼(ma)只(zhi)能一個(ge)一個(ge)地(di)讀(du)。此外(wai)(wai)，儲存的信(xin)息(xi)(xi)量也非(fei)常大。"
什么是RFID的基本組成部分？
最基本的RFID系(xi)統由三部分組成：
標簽(Tag)：由(you)耦合元件(jian)及芯(xin)片組成，每個標(biao)(biao)簽(qian)具(ju)有唯一的電子編碼，附著在(zai)物(wu)體上標(biao)(biao)識(shi)目標(biao)(biao)對象；
閱讀器(Reader)：讀取(qu)(有時還(huan)可以寫入)標(biao)簽信息的設(she)備，可設(she)計為(wei)手持式或固(gu)定式；
天線(Antenna)：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。
一套(tao)完整的系統還需具(ju)備：數(shu)據傳輸和處理系統。
RFID技術的基本工作原理是什么？
RFID技術(shu)的(de)基本(ben)工(gong)作原理并(bing)不復雜：標簽進入磁場后(hou)，接收解讀器(qi)發出的(de)射頻信號，憑借感(gan)應電流所獲得的(de)能量發送(song)出存儲在芯(xin)片中的(de)產品(pin)信息（Passive Tag，無源標簽(qian)或被動(dong)標簽(qian)），或者主動(dong)發送某一頻率的信號(hao)（Active Tag，有源標(biao)簽或主(zhu)動(dong)標(biao)簽）；解(jie)讀器讀取(qu)信息(xi)(xi)并解(jie)碼后(hou)，送至中(zhong)央信息(xi)(xi)系(xi)統進行(xing)有關(guan)數據處(chu)理。
什么是RFID中間件？
RFID是2005年建議企業(ye)可(ke)考慮引入的十(shi)大策略技術之一，而中間件（Middleware）可(ke)稱為是RFID運作的中樞，因為它可(ke)以(yi)加速關鍵應用的問世(shi)。
RFID產業潛(qian)力無(wu)窮，應用的(de)范(fan)圍(wei)遍及制(zhi)造、物流(liu)、醫療、運輸、零售、國(guo)防等(deng)等(deng)。Gartner Group認(ren)為，RFID是2005年建議企業可考慮引入的(de)十大策略技術之一(yi)，然而其成功之關鍵除了標(biao)簽（Tag）的價格(ge)、天線的設計、波段的標準化、設備的認證之外，最重(zhong)要的是要有關鍵(jian)的應用軟件（Killer Application），才(cai)能迅(xun)速推(tui)廣。而中(zhong)間件（Middleware）可稱(cheng)為(wei)是RFID運作(zuo)的(de)中樞，因(yin)為它可以(yi)加(jia)速關鍵應用的(de)問世(shi)。
是什么讓零售商如此推崇RFID？
據Sanford C、Bernstein公司的零(ling)售業(ye)分析師估計，通過采用(yong)RFID，沃爾(er)瑪每年可以節省83、5億美元，其中大部分是因(yin)為(wei)不需(xu)要人工查看進貨的條碼而節省的勞動力(li)成本(ben)。盡管另外一些(xie)分析師認為(wei)80億美元這個(ge)數字(zi)過于(yu)樂觀，但(dan)毫無疑問，RFID有助于解決零售業兩(liang)個最大的難(nan)題：商品斷(duan)貨和(he)損耗(hao)（因盜竊和(he)供應鏈被攪亂而(er)損失的產品），而(er)現在單是盜竊一項(xiang)，沃(wo)爾(er)瑪一年的損失就差不多(duo)有20億美元(yuan)，如果一家合(he)法企(qi)業的營業額(e)能達到(dao)這個數(shu)字，就(jiu)可(ke)以在美國1000家最大企業的排(pai)行榜中名(ming)列第694位(wei)。研究(jiu)機構估計，這種(zhong)RFID技術(shu)能夠幫助把失(shi)竊和存貨水平降低(di)25%。
RFID典型應用領域和具體應用
1、車輛(liang)自動識別治理
鐵路車號自(zi)動識別(bie)(bie)是射頻識別(bie)(bie)技(ji)術最普遍(bian)的應用。
2、高速公路收費(fei)及智能交通系統
高(gao)速(su)公(gong)路自(zi)動收(shou)費(fei)系統是射頻識(shi)別技術最成(cheng)功的(de)應用之一(yi)，它充分體現了非接(jie)觸識(shi)別的(de)優勢(shi)。在車輛高(gao)速(su)通(tong)過收(shou)費(fei)站的(de)同時完(wan)成(cheng)繳費(fei)，解決了交通(tong)的(de)瓶頸問題，提高(gao)了車行(xing)速(su)度，避免擁堵(du)，提高(gao)了收(shou)費(fei)結算(suan)效率。
3、貨物(wu)的(de)跟蹤、治理及監控
射頻(pin)識別(bie)(bie)(bie)技(ji)術(shu)為(wei)貨(huo)物的跟(gen)蹤、治(zhi)(zhi)理(li)及監(jian)控提(ti)供(gong)了快捷、準(zhun)確、自動化的手段。以(yi)射頻(pin)識別(bie)(bie)(bie)技(ji)術(shu)為(wei)核心(xin)的集(ji)裝箱自動識別(bie)(bie)(bie)，成(cheng)為(wei)全球范圍(wei)最大(da)的貨(huo)物跟(gen)蹤治(zhi)(zhi)理(li)應(ying)用。
4、倉儲、配(pei)送等(deng)物流環節
射頻(pin)識(shi)(shi)別技(ji)術目前在倉儲(chu)、配送(song)等物流環節已有許多成功的(de)應用(yong)。隨著(zhu)射頻(pin)識(shi)(shi)別技(ji)術在開放的(de)物流環節統一(yi)標準(zhun)的(de)研究開發，物流業將(jiang)成為射頻(pin)識(shi)(shi)別技(ji)術最大(da)的(de)受益行業。
5、電(dian)子錢包(bao)、電(dian)子票證(zheng)
射頻(pin)(pin)識別(bie)卡(ka)是射頻(pin)(pin)識別(bie)技(ji)術的(de)一(yi)個主(zhu)要應用(yong)。射頻(pin)(pin)識別(bie)卡(ka)的(de)功能(neng)相當于電(dian)子(zi)錢包，實(shi)現非(fei)現金(jin)結算。目前主(zhu)要的(de)應用(yong)在交(jiao)通(tong)方(fang)面。
6、生產(chan)線產(chan)品加工過程自動控(kong)制(zhi)
主(zhu)要應用在(zai)大型工廠的自動化流(liu)水作(zuo)業線(xian)上，實現自動控制、監視(shi)，提高(gao)生產效(xiao)率，節約成本。
7、動(dong)物跟(gen)蹤和治理
射(she)頻(pin)識(shi)別技(ji)術可(ke)用(yong)(yong)于動物跟蹤。在大型養殖(zhi)廠，可(ke)通(tong)過采用(yong)(yong)射(she)頻(pin)識(shi)別技(ji)術建立飼養檔(dang)案、預防接種檔(dang)案等，達到高(gao)效、自動化治(zhi)理牲(sheng)畜的目(mu)的，同(tong)時為(wei)食品安全提供了(le)保障。射(she)頻(pin)識(shi)別技(ji)術還可(ke)用(yong)(yong)于信(xin)鴿比賽、賽馬識(shi)別等，以(yi)準(zhun)確測定到達時間。
無源RFID標簽結構組成以及工作原理
無源RFID標簽本身不帶電池(chi)，依靠讀(du)卡(ka)器發送的電磁能(neng)量(liang)工作。由于它結構簡單、經濟實(shi)用，因而獲(huo)得(de)廣泛的應用。無源RFID標簽由RFID IC、諧振(zhen)電容C和天(tian)線L組(zu)成(cheng)，天線與(yu)電容(rong)組(zu)成(cheng)諧振回路，調諧在(zai)讀卡器的(de)載波(bo)頻率(lv)，以獲(huo)得(de)最佳性(xing)能。
生產廠商大多遵循國際電信聯盟的規范，RFID使用(yong)的頻率有6種，分別(bie)為135KHz、13、56MHz、43、3-92MHz、860-930MHz（即(ji)UHF）、2、45GHz以及5、8GHz。無源RFID主要(yao)使用前(qian)二種頻(pin)率。
RFID標簽結構
RFID標簽天線(xian)有(you)兩種天線(xian)形式：（1）線繞電感天線；（2）在介質基板上壓印或印刷刻腐(fu)的盤旋(xuan)狀天(tian)線(xian)。天(tian)線(xian)形式由載波頻率、標簽封裝形式、性能和組裝成本等因素決(jue)定。例(li)如(ru)，頻率小(xiao)于400KHz時需要mH級電感量，這類天線只(zhi)能用線繞電感制作(zuo)；頻率(lv)在(zai)4~30MHz時(shi)，僅需幾個礖，幾圈線繞電感就可(ke)以，或(huo)使用介質(zhi)基板上的刻腐天線。
選擇天線后，下一步就是如何將硅IC貼接在天線上。IC貼接也有兩(liang)種基本方法：（1）使用板上(shang)芯片（COB）；（2）裸芯片(pian)直接(jie)貼接(jie)在天線(xian)上。前者常(chang)用于線(xian)繞天線(xian)；而后者用于刻腐天線(xian)。CIB是將諧振電容和RFID IC一起封裝在同一個管殼中(zhong)，天線則用烙鐵或熔焊(han)工(gong)藝連接在COB的2個外接端(duan)了(le)上。由于大多數COB用于ISO卡，一種符合ISO標準厚度（0、76）規格的(de)卡，因此(ci)COB的典型(xing)厚度(du)約為(wei)0、4mm。兩種常見的COB封裝形式(shi)是IST采用(yong)的IOA2（MOA2）和美(mei)國HEI公司采用(yong)的WorldⅡ。
裸芯片直接貼接減少了中間步驟，廣泛地用于低成本和大批量應用。直接貼接也有兩種方法可供選擇，（1）引線焊接；（2）倒裝工藝。采用倒裝工藝時，芯片焊盤上需制(zhi)作專(zhuan)門的(de)焊球(qiu)，材料是金的(de)，高度約25祄，然后將焊球倒裝(zhuang)在天(tian)線(xian)(xian)(xian)的印制走(zou)線(xian)(xian)(xian)上(shang)。引線(xian)(xian)(xian)焊接(jie)工藝(yi)較簡(jian)單，裸芯(xin)片直(zhi)接(jie)用(yong)引線(xian)(xian)(xian)焊接(jie)在天(tian)線(xian)(xian)(xian)上(shang)，焊接(jie)區再(zai)用(yong)黑(hei)色(se)環氧(yang)樹脂密封(feng)。對(dui)小批量生(sheng)(sheng)產，這種工藝(yi)的成本較低；而對(dui)于大批量生(sheng)(sheng)產，最(zui)好(hao)采有(you)倒裝(zhuang)工藝(yi)。
基本工作原理
無線RFID標簽的(de)性能受標簽大(da)小(xiao)，調制形式、電路Q值、器件(jian)功(gong)耗以及(ji)調制深度的極大影響(xiang)。下面簡要地介(jie)紹(shao)它的工作原理。
RFID IC內部備有(you)一個154位(wei)存(cun)儲(chu)器，用以存(cun)儲(chu)標簽數據(ju)。IC內部還有(you)一個通導(dao)電(dian)阻極低的調制門控(kong)管（CMOS），以(yi)一定(ding)頻率工(gong)作。當讀卡器(qi)發(fa)射電(dian)磁波(bo)，使標簽(qian)天(tian)線電(dian)感(gan)式(shi)電(dian)壓達到VPP時，器件工作，以曼徹(che)斯(si)特格式將數(shu)據發送回(hui)去。
數(shu)據發送(song)是(shi)通過調諧與去調諧外(wai)部諧振回路(lu)來完成(cheng)的。具體(ti)過程如下：當數(shu)據為邏輯高電平(ping)時，門控管(guan)截止，將調諧電路(lu)調諧于讀(du)卡器的截波頻率，這就是(shi)調諧狀態，感應電壓達到(dao)最(zui)大值(zhi)。如此進行，調諧與去調諧在標(biao)簽線圈上產生一(yi)個幅度調制信號(hao)，讀(du)卡器檢測電壓波形包絡，就能重(zhong)構來自標(biao)簽的數(shu)據信號(hao)。
門控管的開關頻率為70KHz，完(wan)成全部154位數據(ju)約需(xu)2、2ms。在發送(song)完全部(bu)數據后，器(qi)件進入100 ms的(de)(de)休(xiu)眠模式。當一個(ge)標(biao)簽(qian)(qian)(qian)進入(ru)休(xiu)眠模式時，讀卡器可以去讀取其(qi)它標(biao)簽(qian)(qian)(qian)的(de)(de)數據，不會產生任何數據沖突。當然，這個(ge)功(gong)能受(shou)到下列因素的(de)(de)影響：標(biao)簽(qian)(qian)(qian)至(zhi)讀卡器的(de)(de)距離、兩(liang)者(zhe)的(de)(de)方(fang)位、標(biao)簽(qian)(qian)(qian)的(de)(de)移動以及標(biao)簽(qian)(qian)(qian)的(de)(de)空(kong)間(jian)分布。
