RFID是什么(me) RFID技術(shu)的工(gong)作原理 無線射頻技術(shu)介紹
什么是RFID技術?
RFID射頻識(shi)(shi)別是一種非接觸式的自動識(shi)(shi)別技(ji)術,它通過射頻信號自動識(shi)(shi)別目標對象并獲取(qu)相關數據(ju),識(shi)(shi)別工(gong)作無須人工(gong)干預,可(ke)工(gong)作于(yu)各種惡劣(lie)環境。RFID技(ji)術可識別高速運動(dong)物(wu)體并可同時識別多個(ge)標簽,操作(zuo)快捷方便(bian)。
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(ji)術:"第(di)一,可(ke)以(yi)識(shi)別(bie)單個的(de)非常具體(ti)的(de)物(wu)(wu)體(ti),而(er)不(bu)是像條形碼那樣只能識(shi)別(bie)一類(lei)物(wu)(wu)體(ti);第(di)二(er),其采(cai)用無(wu)線電射頻(pin),可(ke)以(yi)透過(guo)外部材料讀取數據,而(er)條形碼必須靠激光來讀取信息;第(di)三,可(ke)以(yi)同(tong)時對多個物(wu)(wu)體(ti)進行(xing)識(shi)讀,而(er)條形碼只能一個一個地讀。此外,儲存的(de)信息量也非常大。"
什么是RFID的基本組成部分?
最基本的RFID系統(tong)由(you)三部分組成:
標簽(Tag):由耦合元件及芯(xin)片(pian)組成,每個標簽具有唯一的電(dian)子編碼,附著在物(wu)體上標識(shi)目標對(dui)象;
閱讀器(Reader):讀取(有(you)時還(huan)可以寫入)標(biao)簽信息的設(she)備,可設(she)計為手持式或固定式;
天線(Antenna):在標簽(qian)和讀取器間傳遞射頻信號。
一套完整的(de)系統還需具備(bei):數據傳輸和處理(li)系統。
RFID技術的基本工作原理是什么?
RFID技術(shu)的(de)基本工(gong)作原理并不復雜(za):標(biao)簽進(jin)入磁(ci)場后(hou),接收解讀器(qi)發出的(de)射頻信(xin)號,憑借感應電流所(suo)獲得的(de)能量發送出存儲在芯片中的(de)產品信(xin)息(Passive Tag,無源(yuan)標簽或被動標簽),或者主動發送(song)某一頻率的信號(Active Tag,有源標(biao)簽或(huo)主動標(biao)簽);解讀器讀取(qu)信息并(bing)解碼(ma)后,送(song)至中(zhong)央信息系統(tong)進(jin)行(xing)有關數據處(chu)理。
什么是RFID中間件?
RFID是2005年(nian)建議企業(ye)可(ke)考慮引(yin)入的十(shi)大策略技術(shu)之一,而中間(jian)件(Middleware)可稱為(wei)是RFID運(yun)作的(de)(de)中樞,因(yin)為它可(ke)以加速關鍵應用的(de)(de)問世。
RFID產業潛(qian)力無窮,應用的范(fan)圍遍及(ji)制造、物流、醫療、運(yun)輸(shu)、零售、國防(fang)等等。Gartner Group認為,RFID是2005年建(jian)議企業可考慮(lv)引入的十大策略技術之(zhi)一,然(ran)而其成功(gong)之(zhi)關鍵除了標簽(Tag)的(de)(de)(de)價格、天線的(de)(de)(de)設計、波段的(de)(de)(de)標準化(hua)、設備的(de)(de)(de)認證之(zhi)外,最重要的(de)(de)(de)是要有關鍵的(de)(de)(de)應用軟(ruan)件(Killer Application),才能(neng)迅(xun)速(su)推廣。而中間件(Middleware)可(ke)稱為是(shi)RFID運作(zuo)的中樞,因為它可以加速關鍵應用的問世。
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(shi)估計,通過采用RFID,沃爾瑪每年可以節省83、5億美元(yuan),其中大部(bu)分(fen)(fen)是因為不需要人工(gong)查看進貨的條碼而節省的勞動力成本。盡(jin)管另(ling)外一些分(fen)(fen)析師(shi)認為80億美(mei)元(yuan)這(zhe)個數字過于樂觀,但毫無疑問,RFID有(you)助(zhu)于解決零售業兩個最(zui)大的(de)難題:商品斷貨(huo)和(he)損耗(因(yin)盜竊(qie)和(he)供應鏈被(bei)攪亂而損失的(de)產品),而現在單是盜竊(qie)一項,沃爾瑪(ma)一年的(de)損失就差(cha)不多(duo)有(you)20億美(mei)元,如果一家合(he)法(fa)企業的營(ying)業額能達(da)到這(zhe)個數(shu)字(zi),就可以在美(mei)國(guo)1000家(jia)最大(da)企業的排行榜中(zhong)名列第694位。研(yan)究機構估計,這種RFID技術能(neng)夠幫(bang)助把失竊和存貨水平降低25%。
RFID典型應用領域和具體應用
1、車輛自動識別治(zhi)理
鐵路車號自動識別是射(she)頻識別技(ji)術最普遍(bian)的(de)應用。
2、高速公路收費及智能交通(tong)系統
高速公路自動收費(fei)系統是射頻識(shi)別技術(shu)最成功的(de)(de)應用之一,它充分體(ti)現(xian)了非接觸識(shi)別的(de)(de)優勢。在(zai)車(che)輛高速通(tong)過收費(fei)站(zhan)的(de)(de)同時完(wan)成繳費(fei),解(jie)決(jue)了交通(tong)的(de)(de)瓶頸問題,提高了車(che)行速度,避免(mian)擁堵,提高了收費(fei)結算(suan)效率。
3、貨物(wu)的跟蹤、治理(li)及監(jian)控
射頻識別技術為貨物(wu)的跟蹤、治理(li)及監控提(ti)供了快捷、準確、自動化(hua)的手段。以(yi)射頻識別技術為核(he)心(xin)的集裝箱(xiang)自動識別,成為全球(qiu)范圍最大的貨物(wu)跟蹤治理(li)應用。
4、倉儲、配(pei)送(song)等物流環節(jie)
射頻識別(bie)(bie)技(ji)術目前在(zai)倉(cang)儲(chu)、配(pei)送等物流環節(jie)已有許多(duo)成功(gong)的應用(yong)。隨著射頻識別(bie)(bie)技(ji)術在(zai)開(kai)放的物流環節(jie)統(tong)一標準的研究開(kai)發,物流業(ye)將成為射頻識別(bie)(bie)技(ji)術最(zui)大(da)的受益行業(ye)。
5、電(dian)子錢包、電(dian)子票證
射(she)頻(pin)識(shi)別(bie)卡(ka)是射(she)頻(pin)識(shi)別(bie)技術的一(yi)個主要應(ying)用。射(she)頻(pin)識(shi)別(bie)卡(ka)的功能相當于電子錢包,實(shi)現(xian)非現(xian)金(jin)結算。目前(qian)主要的應(ying)用在(zai)交通方面(mian)。
6、生產線產品(pin)加工過程(cheng)自動控制
主要應用在大型工廠的自動化流水作業線(xian)上(shang),實現自動控(kong)制、監視,提高生產效率,節約成本。
7、動(dong)物跟蹤和治理
射頻識別技術(shu)可(ke)用(yong)于(yu)動(dong)(dong)物跟蹤。在大(da)型養(yang)殖(zhi)廠(chang),可(ke)通過采用(yong)射頻識別技術(shu)建立(li)飼(si)養(yang)檔案、預防接種檔案等,達(da)到高效、自動(dong)(dong)化治(zhi)理牲畜(chu)的目的,同(tong)時為(wei)食品安(an)全(quan)提供了保障。射頻識別技術(shu)還可(ke)用(yong)于(yu)信鴿比賽、賽馬(ma)識別等,以準確測(ce)定到達(da)時間。
無源RFID標簽結構組成以及工作原理
無源RFID標簽本身(shen)不(bu)帶電(dian)(dian)池,依靠讀(du)卡器(qi)發(fa)送的電(dian)(dian)磁能(neng)量工(gong)作(zuo)。由于它(ta)結(jie)構簡單、經濟實用,因而獲得廣泛的應用。無源RFID標簽由RFID IC、諧振電容C和天線L組成,天(tian)線與電(dian)容組成諧振回路(lu),調諧在讀卡器的載波頻(pin)率,以獲得最(zui)佳性能。
生產廠商大多遵循國際電信聯盟的規范,RFID使(shi)用的頻率有(you)6種,分別為135KHz、13、56MHz、43、3-92MHz、860-930MHz(即UHF)、2、45GHz以及5、8GHz。無源RFID主要使用前二種頻率。
RFID標簽結構
RFID標簽天(tian)線有兩種天(tian)線形式:(1)線繞電感天線;(2)在介質(zhi)基板上壓印或印刷刻腐的盤旋狀天(tian)線。天(tian)線形式由(you)載波頻(pin)率、標簽(qian)封(feng)裝形式、性(xing)能(neng)和組(zu)裝成(cheng)本等因素(su)決定。例如(ru),頻(pin)率小(xiao)于400KHz時需要mH級電(dian)感量,這(zhe)類(lei)天線只能用線繞電(dian)感制作(zuo);頻(pin)率在4~30MHz時(shi),僅需幾個礖,幾圈線(xian)繞(rao)電感(gan)就(jiu)可(ke)以,或使用(yong)介質基板(ban)上的刻腐天線(xian)。
選擇天線后,下一步就是如何將硅IC貼(tie)接在天線上(shang)。IC貼接也有兩種基本(ben)方(fang)法:(1)使用板上芯片(COB);(2)裸芯(xin)片直接(jie)貼(tie)接(jie)在天(tian)線上。前者(zhe)常用(yong)于線繞(rao)天(tian)線;而后者(zhe)用(yong)于刻(ke)腐(fu)天(tian)線。CIB是將諧振電容和RFID IC一起(qi)封裝在同一個管殼中(zhong),天線(xian)則用烙鐵(tie)或熔焊工藝連接(jie)在COB的2個外接端了上。由于大多數(shu)COB用于(yu)ISO卡,一(yi)種符合ISO標(biao)準厚(hou)度(du)(0、76)規格的卡,因此COB的(de)典(dian)型厚度約為0、4mm。兩種常見的COB封裝形式是(shi)IST采用的IOA2(MOA2)和美國HEI公(gong)司(si)采用的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(jie);(2)倒裝工藝。采(cai)用倒裝工藝時(shi),芯片焊盤(pan)上需制作專門的焊球(qiu),材料是金的,高度約25祄,然后(hou)將焊球倒裝在天(tian)線(xian)的印制走線(xian)上。引線(xian)焊接工(gong)藝較簡(jian)單(dan),裸芯片直(zhi)接用引線(xian)焊接在天(tian)線(xian)上,焊接區(qu)再用黑(hei)色環氧樹脂密封。對小批量生產,這種工(gong)藝的成本較低;而對于大批量生產,最好采(cai)有倒裝工(gong)藝。
基本工作原理
無線RFID標簽的性能受標簽大小,調制形(xing)式、電(dian)路Q值、器件功耗以及調(diao)制深(shen)度(du)的(de)極大影響(xiang)。下面簡要地介紹(shao)它的(de)工(gong)作原理。
RFID IC內(nei)部備有一個154位(wei)存儲器,用(yong)以存儲標簽數據。IC內部(bu)還有一(yi)個(ge)通(tong)導電阻極(ji)低的調制(zhi)門控(kong)管(CMOS),以一定(ding)頻率工作(zuo)。當讀(du)卡器發射電(dian)磁波,使標簽(qian)天線電(dian)感式(shi)電(dian)壓達到VPP時,器件工作,以曼(man)徹斯(si)特格式將數據(ju)發送回去。
數據發送(song)是通過調(diao)(diao)諧(xie)(xie)與去(qu)調(diao)(diao)諧(xie)(xie)外部諧(xie)(xie)振回路來完成的(de)。具體過程(cheng)如下(xia):當數據為邏輯高電平時(shi),門控管(guan)截止,將調(diao)(diao)諧(xie)(xie)電路調(diao)(diao)諧(xie)(xie)于讀卡(ka)器的(de)截波頻率,這就(jiu)是調(diao)(diao)諧(xie)(xie)狀態,感應電壓(ya)(ya)達到最大值(zhi)。如此進(jin)行,調(diao)(diao)諧(xie)(xie)與去(qu)調(diao)(diao)諧(xie)(xie)在標(biao)簽(qian)(qian)線圈(quan)上產生(sheng)一個幅度調(diao)(diao)制信號,讀卡(ka)器檢測電壓(ya)(ya)波形包絡,就(jiu)能重構來自標(biao)簽(qian)(qian)的(de)數據信號。
門控管的開關頻率為70KHz,完成(cheng)全部154位數據約需2、2ms。在發(fa)送完(wan)全部(bu)數據后(hou),器件進(jin)入100 ms的(de)(de)休(xiu)眠模(mo)式。當一個標(biao)簽(qian)進入休(xiu)眠模(mo)式時(shi),讀卡器(qi)可以去(qu)讀取其它標(biao)簽(qian)的(de)(de)數據,不會(hui)產生任何(he)數據沖突(tu)。當然,這個功能受到下列因素的(de)(de)影(ying)響:標(biao)簽(qian)至(zhi)讀卡器(qi)的(de)(de)距離、兩者(zhe)的(de)(de)方位、標(biao)簽(qian)的(de)(de)移動以及標(biao)簽(qian)的(de)(de)空間(jian)分(fen)布。