RFID是一种非接触式的自动识别技术
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1.什么是RFID技术?RFID是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,通过空间电磁耦合实现无接触信息传递,应答器存放的识别信息由阅读器读出。
2.RFID系统的组成:应答器(电子标签),阅读器,高层。
3.RFID的工作原理是:标签进入磁场后,如果接收到阅读器发出的特殊射频信号,就能凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(即Passive Tag,无源标签/被动标签),或者主动发送某一频率的信号(即Active Tag,有源标签/主动标签),阅读器读取信息并解码后,送至中央信息系统进行有关数据处理。
4.RFID的特点:高可靠性,半永久性,防冲突性、非接触性等。
5.RFID的工作频段:低频(LF 30-300kHz),高频(HF 3-30MHz),特高频(UHF 300MHz-3GHz),超高频(SHF 3-30GHz),UHF 和SHF 都在微波频率范围(300MHz-300GHz)。
6.应答器的分类:无源,半无源,有源,前两者从阅读器获取能量。
7.RFID标签与条形码的特点比较?(1快速扫描条形码一次只能有一个条形码受到扫描;RFID辨识器可同时辨识读取数个RFID标签。
(2体积小型化、形状多样化RFID在读取上并不受尺寸大小与形状限制,不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸印刷品质。
此外,RFID标签更可往小型化与多样形态发展,以应用于不同产品。
(3抗污染能力和耐久性传统条形码的载体是纸张,因此容易受到污染,但RFID对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性。
此外,由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上,所以特别容易受到折损;RFID卷标是将数据存在芯片中,因此可以免受污损。
(4可重复使用现今的条形码印刷上去之后就无法更改,RFID标签则可以重复地新增、修改、删除RFID卷标内的数据,方便信息的更新。
(5穿透性和无屏障阅读在被覆盖的情况下,RFID能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质,并能进行穿透性通信。
rfid运用实例RFID(无线射频识别)是一种非接触式的自动识别技术,通过无线电波读取标签上的信息,实现对物品的快速、准确识别。
RFID技术在许多领域都有广泛的应用,以下是几个具体的实例:物流管理:在物流管理中,RFID技术被广泛应用于物品的跟踪和追溯。
通过在物品上粘贴RFID标签,可以实时监控物品的位置和状态,提高物流效率和准确性。
例如,快递公司可以使用RFID技术来追踪包裹的位置和运输状态,确保包裹能够准时到达目的地。
零售业:在零售业中,RFID技术被广泛应用于商品管理和库存控制。
通过在商品上粘贴RFID标签,可以快速、准确地读取商品的信息,提高商品的管理效率和销售速度。
同时,RFID技术还可以帮助零售商跟踪库存,及时补充商品,避免缺货或积压。
医疗保健:在医疗保健领域,RFID技术被广泛应用于病人身份识别和医疗设备管理。
通过在病人身上粘贴RFID标签,可以准确、快速地识别病人的身份和病历信息,提高医疗效率和安全性。
同时,RFID技术还可以用于追踪医疗设备和药品的使用情况,确保设备和药品的安全和有效。
智能交通:在智能交通领域,RFID技术被广泛应用于车辆识别和交通管理。
通过在车辆上粘贴RFID标签,可以实现对车辆的快速、准确识别,提高交通效率和安全性。
例如,高速公路收费站可以使用RFID技术来自动识别车辆,实现不停车收费,提高通行效率和减少拥堵。
动物追踪:在动物追踪领域,RFID技术被广泛应用于野生动物的保护和管理。
通过在动物身上粘贴RFID标签,可以实时监测动物的位置和活动情况,帮助研究者更好地了解野生动物的生活习性和种群分布。
同时,RFID技术还可以用于动物身份识别和疾病预防。
以上仅是RFID应用的一些实例,实际上还有许多其他领域的应用。
随着技术的发展和普及,相信未来RFID技术的应用范围还将不断扩大。
RFID期末复习1•什么是RFID技术,它与其他自动识别技术有什么区别,主要优势在哪?(1)RFID,即无线射频识别。
它常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子条码等,俗称电子标签或应答器。
(2)RFID是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,可快速的进行物品追踪和数据交换,且其识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。
(3)优势:第一,它可以识别单个且非常具体的物体;第二,它采用无线电射频;第三,它可以同时对多个物体进行识读。
2. 简述RFID系统的组成及类型。
答:(1)组成:由电子标签、读写器、中间件和应用系统构成。
(2)类型:1)按供电方式:有源电子标签、无源电子标签、半无源电子标签。
2)按频率:低频电子标签、高频电子标签、超高频电子标签和极高频/微波电子标签。
3)按封装形式:信用卡标签、线型标签、纸状标签、玻璃管标签等。
3. 简述RFID技术的发展趋势及对未来生活的影响(1)RFID结合感测装置(2)RFID结合人体(3)RFID结合显示装置,拉伸了视角(4)RFID结合定位技术,准确快速定位第2章1. 简述电磁波频谱的划分与分配?答: 频谱的分配,即将频率根据不同的业务加以分配,以避免频率使用方面的混乱;频谱的节约。
2. 简述RFID工作频率的分类及主要应用领域答:(1)低频段射频标签。
应用于动物识别的低频标签外观有项圈式、耳牌式、注射式、药丸式等,典型的应用动物有牛、信鸽等。
(2)中高频段射频标签。
典型应用包括电子车票、电子身份证、电子闭锁防盗等。
(3)超高频与微波频段射频标签。
应用包括移动车辆识别、电子身份证、仓储物流应用、电子闭锁防盗等。
3. 简述RFID天线的主要性能要求及部署时应注意的问题。
在选择标签天线时主要应考虑:(1)天线的类型(2)天线的阻抗(3)应用到物品上的射频的性能(4)读写器天线读写器天线的设计或选择必须满足以下基本条件:天线线圈的电流最大,用于产生最大的磁通量;功率匹配,以最大限度地利用磁通量的可用能量;足够的带宽。
RFID射频识别技术RFID是Radio Frequency Identification的缩写,即射频识别。
它是一种非接触式的自动识别技术,通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,无需人工干预,可工作于各种恶劣环境。
RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签,操作方便。
1RFID的组成及工作原理射频识别系统由电子标签、阅读器、天线组成。
电子标签:由耦合元件及芯片组成,每个标签具有唯一的电子编码,附着在物体上标识目标对象。
阅读器:又为读写装置,可无接触的读取并识别电子标签中所保存的电子数据,从而达到自动识别物体的目的,有手持或固定式两种,通过阅读器和电脑相连,所读取的标签信息被传送到电脑上进行下一步的处理。
天线:在标签和阅读器之间传递射频信号。
2 RFID与其他自动识别技术的比较广泛应用的自动识别技术主要包括摄像、条码、磁卡、IC、射频等,这些识别技术都有各自的优缺点及应用场合。
表1显示了RFID与其它几种识别技术的区别。
表1 不同识别技术区别表3 RFID系统的分类根据射频识别系统的系统特征,可以将射频识别系统进行多种分类。
下面是系统特征及按照该系统特征进行射频识别系统的分类,如下表2所示:表2 射频识别系统的特征及其分类射频识别系统按照其采用的频率不同可分为低频系统、高频系统和微波三大类;根据标签是否装有电池为其供电,又可将其分为有缘系统和无源系统两大类;从标签内保存的信息注入的方式可将其分为集成电路固化式、现场有线改写和现场无线改写式三大类;根据读取电子标签数据的技术实现手段,可将其分为广播发射式、倍频式和反射调制式三大类。
RFID读写器的相关技术RFID读写器是RFID 技术研究的一个重要方面,从系统设计角度来说,由于力求电子标签的设计足够简化,成本尽可能低,因而对于读写器来说,就要实现更多的功能,如多制式标签的兼容、尽可能远的读写距离、多标签的同时处理等等。
这就给读写器的系统设计与实现带来了相当的复杂性。
RFID识别原理一、RFID技术概述RFID(Radio Frequency Identification,射频识别技术)是一种非接触式的自动识别技术,通过无线电波通信实现信息的自动采集、处理和识别。
RFID 技术起源于20世纪80年代,经过多年的发展,已经成为现代物流、制造、医疗、零售等多个领域的重要技术。
二、RFID技术特点1.非接触式识别:RFID技术通过无线电波通信实现信息的自动采集,无需人工扫描或读取标签信息,提高了识别效率和准确性。
2.自动识别:RFID技术可以实现对目标物体的自动识别,无需人工操作,减少了人工误差和时间成本。
3.远距离识别:RFID技术可以实现远距离的识别,通常在几十米甚至几百米范围内都可以实现有效识别。
4.高速识别:RFID技术可以实现高速的识别,通常可以在几秒钟内完成对大量目标物体的识别。
5.抗干扰能力强:RFID技术采用无线电波通信,具有较强的抗干扰能力,可以在复杂的环境下实现稳定的工作。
三、RFID系统组成1.标签:RFID标签由芯片和天线组成,其中芯片存储了目标物体的信息,天线用于接收和发送无线电波信号。
2.阅读器:RFID阅读器是用于读取标签信息的设备,它可以接收来自标签的无线电波信号,并将其转换为数字信号进行处理。
3.天线:天线是RFID系统中的重要组成部分,它负责接收和发送无线电波信号,实现标签与阅读器之间的通信。
四、RFID工作原理1.标签编码与调制:标签中的芯片会通过内部电路将数据编码成特定的调制信号,然后通过天线发送给阅读器。
阅读器接收到标签发送的调制信号后,会对其进行解调处理,提取出其中的数据信息。
2.阅读器与标签通信:阅读器通过天线发送无线电波信号到标签上,标签接收到信号后,会根据信号的频率和幅度等信息进行解码和解调处理,然后将处理后的数据回传给阅读器。
阅读器接收到回传的数据后,会对其进行进一步的处理和解析。
3.数据传输与处理:在RFID系统中,数据传输和处理通常是通过阅读器完成的。
RFID名词解释一、引言无线射频识别(Radio Frequency Identification,简称RFID)是一种非接触式的自动识别技术,通过无线电波在一定距离内识别特定目标并读写相关数据。
RFID技术最早可追溯到20世纪30年代,但直到近年来,随着微电子技术、计算机技术、网络技术的飞速发展,RFID技术才得以广泛应用。
它无需直接接触或光学可视即可完成信息的输入和处理,被广泛应用于生产制造、物流管理、跟踪定位、门禁控制等众多领域。
二、RFID系统组成一个基本的RFID系统通常由三部分组成:标签(Tag)、阅读器(Reader)和天线(Antenna)。
1.标签(Tag):也被称为射频卡或智能标签,由耦合元件及芯片组成。
每个标签都有一个唯一的电子编码,用于存储数据。
标签通常附着在物品上以标识目标对象。
2.阅读器(Reader):用于读取和写入标签信息的设备。
阅读器通过天线与标签进行无线通信,将信号发送至标签并接收来自标签的应答信号。
3.天线(Antenna):用于传输射频信号的设备。
天线在阅读器和标签之间传递信号,使两者之间的通信成为可能。
三、RFID的工作原理RFID系统在工作时,阅读器通过天线发送射频信号,处于工作区域的标签接收到该信号后,凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的信息,阅读器再通过天线接收并识别标签发送的信号,最后对接收到的信号进行处理以完成对目标对象的识别。
这一过程无需人工干预,可实现自动化快速识别。
四、RFID的优势RFID技术的优势主要表现在以下几个方面:1.快速扫描:RFID的读取速度极快,单个标签的读取速度可达到0.1秒甚至更快,可以实现批量识别和高速移动物体的识别。
2.远距离识别:在一定的距离范围内,RFID技术可以实现非接触式的远距离识别,无需直接接触或可视即可完成信息的读取。
3.环境适应性:RFID标签具有较强的环境适应性,可在各种恶劣环境下工作,如高温、低温、潮湿、污染等。
RF定位的原理主要是利用RFID技术来确定物体位置。
RFID技术是一种非接触式的自动识别技术,通过射频信号将目标对象的信息自动采集到系统中,并可以识别高速运动物体,同时不需要识别系统和物体之间建立机械或光学接触。
RF定位的基本原理是:首先在空间中布置一组RFID读写器,它们通常按一定形状和规则分布在某一区域内,形成一个RFID读写器网络。
然后,对于每一个需要定位的物体,在网络中为它分配一个唯一的ID。
当物体在读写器网络中移动时,它所携带的RFID标签会不断地被读写器读取和传输信息,通过分析读取信息的时间和位置,就可以确定该物体的位置。
具体来说,当物体进入RFID读写器网络的覆盖区域时,它所携带的RFID标签会被读写器读取到,同时,其他辅助的定位设备,如GPS、IMU(惯性测量单元)等也可以获取物体的位置信息。
将这些信息通过网络传输到定位服务器,服务器通过一定的算法(如地标、粒子滤波等)对信息进行处理,就可以确定物体的位置。
此外,考虑到建筑物对无线信号的影响,建筑物内部或周围的定位精度可能会受到影响,这时可能需要采用额外的定位技术,如超声波、蓝牙、Wi-Fi指纹地图等来辅助RF定位,以提高定位精度和可靠性。
总之,RF定位技术具有非接触式、自动识别的特点,定位精度高、稳定性好、适用范围广等优点,被广泛应用于各种需要精准定位的场合,如仓库管理、物流配送、智能家居、智慧城市等。
随着技术的不断进步和应用领域的不断扩大,RF定位技术将会在更多领域发挥重要作用。
简述rfid电感耦合方式的原理及特点
RFID 技术是一种非接触式的自动识别技术,通过利用电磁场之间的耦合原理实现标签与读写器之间的通信。
电感耦合方式是 RFID 技术中的一种传输方式,其工作原理基于电磁感应定律。
在电感耦合方式中,标签和读写器之间通过天线进行通信,天线由一个磁感较强的线圈组成。
当标签靠近读写器时,读写器的无线电波能量会被标签吸收,标签内部的电磁感应线圈也会感应出电流,从而产生一个磁场,将标签中存储的信息传递到读写器中。
电感耦合方式具有以下几个特点:
1. 传输距离远:电感耦合方式的传输距离较远,可以达到数十米,适用于大规模的 RFID 系统。
2. 可以支持多种标签:电感耦合方式可以同时识别多个标签,适用于多种应用场景,如物流管理、门禁系统等。
3. 抗干扰性强:电感耦合方式具有较高的抗干扰能力,可以应对复杂的环境条件,保证信息的准确性和可靠性。
4. 安全性高:电感耦合方式采用加密技术,可以显著提高系统的安全性,防止信息泄露和攻击。
电感耦合方式适用于多种应用场景,具有传输距离远、支持多种标签、抗干扰性强、安全性高等特点,是目前 RFID 技术中应用最广泛的传输方式之一。
RFID是什么?RFID是什么意思?RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。
RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签,操作快捷方便。
RFID英文全称Radio Frequency Identification,射频识别,又称电子标签,无线射频识别,感应式电子晶片,近接卡、感应卡、非接触卡、电子条码。
标签(Tag):由耦合元件及芯片组成,每个RFID标签具有唯一的电子编码,附着在物体上标识目标对象,俗称电子标签或智能标签RFID电子标签:有源标签,无源标签,半有源半无源标签。
RFID工作原理:标签进入磁场后,接收解读器发出的射频信号,凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(Passive Tag,无源标签或被动标签),或者主动发送某一频率的信号(Active Tag,有源标签或主动标签);解读器读取信息并解码后,送至中央信息系统进行有关数据处理。
RFID标签分为被动,半被动(也称作半主动),主动三类。
被动式被动式标签没有内部供电电源。
其内部集成电路通过接收到的电磁波进行驱动,这些电磁波是由RFID读取器发出的。
当标签接收到足够强度的讯号时,可以向读取器发出数据。
这些数据不仅包括ID号(全球唯一标示ID),还可以包括预先存在于标签内EEPROM中的数据。
由于被动式标签具有价格低廉,体积小巧,无需电源的优点。
市场的RFID 标签主要是被动式的。
半主动式一般而言,被动式标签的天线有两个任务,第一:接收读取器所发出的电磁波,藉以驱动标签IC;第二:标签回传信号时,需要靠天线的阻抗作切换,才能产生0与1的变化。
问题是,想要有最好的回传效率的话,天线阻抗必须设计在“开路与短路”,这样又会使信号完全反射,无法被标签IC接收,半主动式标签就是为了解决这样的问题。
半主动式类似于被动式,不过它多了一个小型电池,电力恰好可以驱动标签IC,使得IC处于工作的状态。
RFID期末复习第1章1.什么是RFID技术,它与其他自动识别技术有什么区别,主要优势在哪?答:(1)RFID,即无线射频识别。
它常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子条码等,俗称电子标签或应答器。
(2)RFID是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,可快速的进行物品追踪和数据交换,且其识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。
(3)优势:第一,它可以识别单个且非常具体的物体;第二,它采用无线电射频;第三,它可以同时对多个物体进行识读。
2.简述RFID系统的组成及类型。
答:(1)组成:由电子标签、读写器、中间件和应用系统构成。
(2)类型:1)按供电方式:有源电子标签、无源电子标签、半无源电子标签。
2)按频率:低频电子标签、高频电子标签、超高频电子标签和极高频/微波电子标签。
3)按封装形式:信用卡标签、线型标签、纸状标签、玻璃管标签等。
3.简述RFID技术的发展趋势及对未来生活的影响答:(1)RFID结合感测装置(2)RFID结合人体(3)RFID结合显示装置,拉伸了视角(4)RFID结合定位技术,准确快速定位第2章1.简述电磁波频谱的划分与分配?答:频谱的分配,即将频率根据不同的业务加以分配,以避免频率使用方面的混乱;频谱的节约。
2. 简述RFID工作频率的分类及主要应用领域答:(1)低频段射频标签。
应用于动物识别的低频标签外观有项圈式、耳牌式、注射式、药丸式等,典型的应用动物有牛、信鸽等。
(2)中高频段射频标签。
典型应用包括电子车票、电子身份证、电子闭锁防盗等。
(3)超高频与微波频段射频标签。
应用包括移动车辆识别、电子身份证、仓储物流应用、电子闭锁防盗等。
3. 简述RFID天线的主要性能要求及部署时应注意的问题。
答:在选择标签天线时主要应考虑:(1)天线的类型(2)天线的阻抗(3)应用到物品上的射频的性能(4)读写器天线读写器天线的设计或选择必须满足以下基本条件:天线线圈的电流最大,用于产生最大的磁通量;功率匹配,以最大限度地利用磁通量的可用能量;足够的带宽。
rfid技术的基本原理
RFID技术,即无线射频识别技术,是一种非接触式的自动识别技术。
其基
本原理是利用无线电波进行通信,实现物品的自动识别和追踪。
具体来说,RFID系统由电子标签、阅读器和后台系统三部分组成。
电子标
签包含有微芯片和天线,用于存储物品的信息。
阅读器则用于发送和接收无线电波,并将信息解码后传输给后台系统。
后台系统则对接收到的信息进行处理和存储。
在RFID技术中,阅读器通过无线电波向电子标签发送射频信号,电子标签
凭借感应电流所获得的能量,将存储在芯片中的产品信息发送出去。
阅读器接收到标签发送的信息后,将其解码并传输给后台系统进行处理。
后台系统可以对电子标签的信息进行查询、修改和删除等操作,实现对物品的追踪和管理。
RFID技术的应用非常广泛,包括供应链管理、物流管理、医疗卫生、零售业、交通管理等领域。
与传统的条形码技术相比,RFID技术具有非接触式、快速读写、抗干扰能力强、可重复使用等优点,能够大大提高物品管理的效率和准确性。
rfid标签是什么
RFID 无线射频识别是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,可工作于各种恶
劣环境。
RFID 技术可识别高速运动物体并可同时识别多个电子标签,操作快捷方便。
RFID 标签由耦合元件及芯片组成,每个RFID 标签具有唯一的电子编码,附着在物体上标识目标对象,俗称电子标签或智能标签,其工作远离为标签进
入磁场后,接收解读器发出的射频信号,凭借感应电流所获得的能量发送出存
储在芯片中的产品信息(Passive Tag,无源标签或被动标签),或者主动发送某一频率的信号(Active Tag,有源标签或主动标签);解读器读取信息并解码后,送至中央信息系统进行有关数据处理。
rfid 标签分类
1.根据标签的供电形式分类依据射频标签工作所需能量的供给方式,可以将RFID 系统分为:有源、无源和半有源系统。
2.根据标签的数据调制方式分类标签的数据调制方式即标签是通过何种形式方法与读头之间进行数据交换,据此RFID 可分为主动式、被动式和半主动式。
3.根据工作频率分类RFID 系统的工作频率即为读头发送无线信号时所用的频率,一般可以分为低频、高频、超高频和微波。
4.根据标签的可读性分类射频标签内部使用的存储器类型不一样,可以分为可读写卡(RW),一次写入多次读出卡(WORM)和只读卡(RO),只读卡标签内一般只有只读存储器(ROM)和随即存储器(RAM)和缓冲存储器,而可读写卡。
rfid编码的基本原理RFID(RadioFrequencyIDentification)技术是一种非接触式的自动识别技术,通过射频信号将标签上的信息传输到阅读器中,实现对物体或物品的识别和跟踪。
RFID编码是RFID系统中的重要组成部分,它决定了标签信息的表示和存储方式。
一、RFID系统的基本组成1.标签(Tag):也称为电子标签,是RFID系统中的基本组成部分,它包含有需要被识别的信息。
标签通常由天线和芯片组成,芯片中存储有唯一的ID号。
2.阅读器(Reader):用于读取和写入标签信息的设备,它可以发送射频信号来激活标签,并读取或写入标签上的信息。
3.数据库(Database):用于存储和管理标签信息的系统,可以实现对标签的追踪、查询和管理。
RFID编码是将需要被识别的信息转换成二进制代码的过程,它决定了标签信息的表示和存储方式。
RFID编码的基本原理包括以下几个方面:1.唯一性:RFID编码必须保证每个标签的ID号是唯一的,这样才能区分不同的标签。
通常,ID号是由一个或多个数字、字母或特殊符号组成的一个长字符串,由专门的机构或组织进行分配和管理。
2.电子存储:RFID标签中的信息通常以电子方式存储在芯片中,可以长期保存,并且不会磨损或丢失。
这使得RFID系统具有很高的稳定性和可靠性。
3.防冲突机制:在RFID系统中,多个标签可以同时被阅读器读取,这需要通过防冲突机制来避免标签之间的冲突。
通常,阅读器会发送射频信号来激活标签,并询问标签是否准备好被读取。
当多个标签同时准备好被读取时,阅读器会选择其中一个标签继续读取,并忽略其他标签的回应。
4.安全性:RFID系统中的标签ID号通常会被加密处理,以增强系统的安全性。
这样可以防止标签信息被窃取或篡改。
三、RFID技术的应用和未来发展RFID技术已经在许多领域得到了广泛应用,如物流管理、身份识别、生产自动化等。
随着物联网技术的不断发展,RFID技术将在更多的领域得到应用和发展。
RFID读写器中的信号调制技术RFID(Radio Frequency Identification)技术是一种非接触式的自动识别技术,通过使用无线电信号来实现数据的读取和写入。
在RFID系统中,RFID读写器扮演着至关重要的角色,是数据传输和通信的关键设备。
在RFID读写器中,信号调制技术是实现数据传输的关键技术之一。
信号调制技术是指通过改变载波信号的某些特性,将要传输的信息嵌入到载波信号中,使其能够在通道中进行传输和接收的过程。
在RFID读写器中,主要采用的信号调制技术有幅度调制(AM)、频率调制(FM)和相位调制(PM)。
首先,幅度调制(AM)是一种常用的信号调制技术,在RFID系统中广泛应用。
幅度调制技术是通过调节载波信号的幅度来传输数据。
当传输的数据为0时,载波信号的幅度为低电平;当传输的数据为1时,载波信号的幅度为高电平。
幅度调制技术的优点是简单且易于实现,但其缺点是抗干扰能力较差。
其次,频率调制(FM)是另一种常见的信号调制技术,在RFID系统中也有应用。
频率调制技术是通过改变载波信号的频率来传输数据。
当传输的数据为0时,载波信号的频率为低频率;当传输的数据为1时,载波信号的频率为高频率。
频率调制技术的优点是抗干扰能力较强,但其缺点是传输速率相对较低。
最后,相位调制(PM)是一种更高级的信号调制技术,被广泛应用于RFID系统中。
相位调制技术是通过改变载波信号的相位来传输数据。
当传输的数据为0时,载波信号的相位为0度;当传输的数据为1时,载波信号的相位为180度。
相位调制技术的优点是传输速率高且抗干扰能力强,但同时也要求更高的系统复杂度和设计要求。
除了幅度调制、频率调制和相位调制外,还有许多其他的信号调制技术可以应用于RFID读写器中,如正交振幅调制(QAM)和相位移键控(PSK)等。
根据实际需求和系统设计要求,选择合适的信号调制技术对于RFID读写器的性能和应用范围是至关重要的。
在RFID系统中,信号调制技术的选择要根据实际情况进行权衡。
RFID是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预。
作为条形码的无线版本,RFID技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离远、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点,其应用将给零售、物流等产业带来革命性变化。
无源标签即标签本身没有电池供电,在阅读器的阅读范围之外时,标签处于无源状态,在阅读器的阅读范围之内时标签从阅读器发出的射频能量中提取其工作所需的电能。
现在就超高频无源电子标签(Passivetag)来讲述它的关键技术。
1、超高频无源RFID 标签关键技术之一:标签芯片的设计标签芯片一般包括以下几部分电路:电源恢复电路、电源稳压电路、反向散射调制电路、解调电路、时钟提取/产生电路、启动信号产生电路、参考源产生电路、控制单元、存储器。
如图1所示, 虚线框内为UHF无源RFID标签芯片的结构图。
图 1 UHF 无源RFID 标签芯片的结构图无源RFID 标签芯片工作时所需要的能量完全来源于读卡器产生的电磁波的能量,因此,电源恢复电路需要将标签天线感应出的超高频信号转换为芯片工作需要的直流电压,为芯片提供能量。
由于RFID 标签所处的电磁环境是十分复杂的,输入信号的功率可以变化几百甚至几千倍,因此,为了芯片在大小不同的场强中均可以正常工作,必须设计可靠的电源稳压电路。
亦称为功率调节器,产生稳定的电源电压,为芯片提供全局电源,同时起到限幅的保护作用。
调制与解调电路是标签与读卡器进行通信的关键电路,目前绝大部分的UHF RFID 标签采用的是ASK调制。
RFID 标签的控制单元是处理指令的数字电路。
为使标签在进入读卡器场区后,数字电路可以正确复位,以响应读卡器的指令,必须设计可靠的启动信号产生电路,用来提供数字单元的复位信号。
反向散射电路是通过改变阻抗来调制载波,向阅读器发送上行信号。
参考源产生电路是产生稳定的与温度和电源电压无关的基准电压,并为其他模块提供电流偏置。
超高频标签主要电路简介RFID标签通常包括两个组成部分:标签天线和标签芯片。
(1)天线匹配网络天线的作用是感应并接收电磁场中的能量和信号传送给芯片进行信号处理,因此这其中便存在了一个能量传输的问题,即实际情况下天线阻抗和芯片阻抗不满足最大功率传输理论,限制了RFID的工作距离,因此为了改善RFID的工作距离,必须最大限度的利用天线从电磁场中所接受到的能量,这也就是为什么需要做匹配的工作,尤其是当天线的尺寸受到限制时,天线所表现出来的电抗为阻抗匹配带来更大的困难。
因此在芯片内部增加了匹配网络。
匹配网络有多种形式,为了减少元件的使用,也即减少芯片面积、降低复杂度,采用最简单的方式是L型匹配。
(2)反向发射电路在与读卡器建立连接以后,调制电路通过接收天线接收读卡器发射的一个连续的高频电磁波的一部分能量,同时会将这个电磁波的一部分能量反射回去。
通过改变与天线相连接的电路的阻抗,使得反射回去的电磁波的参数发生变化,从而达到调制的目的。
通常的调制方式有两种:PSK:改变电容值也就是阻抗的虚部;ASK:改变电阻值也就是阻抗的实部。
(3)电源稳压电路电源稳压电路主要是用来稳定电荷泵输出的电压,为电路的其他模块以及数字电路提供稳定的电源电压。
这部分电路对于芯片正常工作具有重要的作用。
常用的稳压电路有并联稳压和串连稳压结构,并联稳压电路主要对芯片电源电压进行稳定,串连稳压电路提供一小于电源电压的电压源,供芯片内部如时钟电路。
对电源要求较高的电路工作。
(4)基准电压产生电路基准电源电路在整个设计中占有举足轻重的位置,基准电源的输出电压与温度、电源电压的关系是否稳定、一致,能否达到设计要求,是电路设计成败的一个关键。
在CMOS集成电路设计中,除了电源电压外,还必须有其它提供电位的偏置电路。
在集成电路的输入电压范围内(如2.7V至11V)工作温度范围(自然通风)为-10℃至75℃,在这个范围中,偏置电路提供的输出以及基准的电压输出均应保持稳定。
不论是那种结构的基准电路其基准电压产生的原理是相同的,即通过正负温度特性的电路参数叠加,从而产生零温度系数的基准电压。
电压参考源的设计大致分为三种:第一种以齐纳二极管为主,它的电路组成形式极其简单,也可以形成一个很稳定的输出电压,并且不受负载电流或是电源电压波动的影响,但缺点是齐纳二极管一定要工作在崩溃区,所以它的工作电压至少在8V以上,芯片系统工作电压较低时不能正常工作,即使能正常工作,功耗也很大。
第二种电压源电路时利用场效应晶体管中增强型与耗尽中的临界电压不同,形成的电路,虽然也可以达到很稳定的电压,但是由于限制在两种临界电压,所以制作很敏感,经常输出电压产生误差。
第三种就是由正温度系数的电路来补偿由PN结所产生的负温度系数,我们也称为就是能隙参考电压源。
2、超高频无源RFID 标签关键技术之二:标签天线的设计天线设计技术天线是一种以电磁波形式把无线电收发机的射频信号功率接收或辐射出去的装置。
实质上,由于在LF和H F频段系统近场区并没有电磁波的传播,因此天线的问题主要集中在UHF和微波频段。
(1)RFID标签天线设计天线的目标是传输最大的能量进出标签芯片,这需要仔细的设计天线和自由空间以及其相连的标签芯片的匹配,当工作频率增加到微波区域的时候,天线与标签芯片之间的匹配问题变得更加严峻。
一直以来,标签天线的开发基于的是50或者75欧姆输入阻抗,而在RFID应用中,芯片的输入阻抗可能是任意值,并且很难在工作状态下准确测试,缺少准确的参数,天线的设计难以达到最佳。
相应的小尺寸以及低成本等要求也对天线的设计带来挑战,天线的设计面临许多难题。
标签天线特性受所标识物体的形状及物理特性影响,标签到贴标签物体的距离,贴标签物体的介电常数,金属表面的反射,局部结构对辐射模式的影响等都将影响天线的性能。
在国内,有近百家的天线公司或工厂。
这些天线厂家主要的产品是基本上传统的卫星接收天线、电视接收天线、车载天线,蜂窝基站天线等等,相对于从事RFID天线设计的单位很少,基础比较薄弱。
对于特定环境应用的UHF频段RFID天线的设计和应用比较成熟,比如应用于铁路运输上的电子车号自动识别系统,该系统中阅读器天线为安装在地面的微带天线,并且带有很坚固的防护外壳。
标签体积较大并且封装在塑料壳中,标签天线可靠性高、加工工艺成熟但是成本高。
在读写器和标签位置、方向不固定、或者周围电磁影响严重的一些系统中存在识别准确率不高,测试一致性不理想的问题。
国外已经研制出一种在RFID芯片上嵌入天线的方法,常规RFID芯片需要用一个外部天线来实现它们与外部读取器的通信,而微芯片的片载天线使它能够接收来自读写器的无线信号并将ID号回送。
因此这种芯片无需任何外部器件即可自行进行工作。
目前国内关于片上天线的研究基本处于空白状态。
国外致力于覆盖各种频率的复合天线设计,国外厂商在研制和生产低成本的电子标签天线和标签产品,用以满足产品商品标志等方面的需要。
国外注重标签天线知识产权保护,许多标签天线都申请专利保护。
在特殊的使用要求下,标签天线仍然需要有很高的可靠性。
国内在UHF和微波频段的标签天线的形式、体积、成本方面和国外技术存在一定的差距。
目前,有三种天线制造技术:蚀刻/冲压天线(etched/punched antenna)、印刷天线(printed antenna)和绕线式天线。
在国际上,目前一般都采用蚀刻/冲压天线为主,其材料一般为铝或者铜,因为其能提供最大可能的信号给标签上的芯片,并且在标签的方向性和天线的极化等特性上都能与读卡机的询问信号相匹配,同时在天线的阻抗,应用到物品上的RF的性能,以及在有其他的物品围绕贴标签物品时的RF性能等方面都有很好的表现,但是它唯一的缺点就是成本太高。
我国具备一定的利用导电油墨(如导电银浆)进行天线的加工的能力,但是印刷分辨率、套准精度、必要的隔离层和干净的印刷环境上还有待实质性的改善和提高。
3、超高频无源RFID 标签关键技术之三:标签封装技术(1)封装方法印刷天线与芯片的互连上,因RFID标签的工作频率高、芯片微小超薄,最适宜的方法是倒装芯片(Flip Chip)技术,它具有高性能、低成本、微型化、高可靠性的特点,为适应柔性基板材料,倒装的键合材料要以导电胶来实现芯片与天线焊盘的互连。
柔性基板要实现大批量低成本的生产,以及为了更有效地降低生产成本,采用新的方法进行天线与芯片的互连是目前国际国内研究的热点问题。
为了适应更小尺寸的R FID芯片,有效地降低生产成本,采用芯片与天线基板的键合封装分为两个模块分别完成是目前发展的趋势。
其中一具体做法(中国专利)是:大尺寸的天线基板和连接芯片的小块基板分别制造,在小块基板上完成芯片贴装和互连后,再与大尺寸天线基板通过大焊盘的粘连完成电路导通。
与上述将封装过程分两个模块类似的方法是将芯片先转移至可等间距承载芯片的载带上,再将载带上的芯片倒装贴在天线基板。
该方法中,芯片的倒装是靠载带翻卷的方式来实现的,简化了芯片的拾取操作,因而可实现更高的生产效率。
特别是目前正在研究发展中的流体自装配(FSA)、振动装配(Vibratory assembly)等技术,理论上可以实现微小芯片至载带的批量转移,极大地提高芯片与天线的封装效率。
(2)封装关键工艺RFID标签因不同的用途呈现多种封装形式,因而在天线制造、凸点形成、芯片键合互连等封装过程工艺也呈多样性。
1)、凸点的形成目前RFID标签产品的特点是品种繁多,但并非每个品种的数量能形成规模。
因此,采用柔性化制作凸点技术具有成本低廉,封装效率高,使用方便,灵活,工艺控制简单,自动化程度高等特点。
不仅可解决微电子工业中可变加工批量、高密度、低成本封装急需的难题,还为目前正蓬勃兴起的RFID标签的柔性化生产提供条件。
2)、RFID芯片互连方法RFID标签制造的主要目标之一是降低成本。
为此,应尽可能减少工序,选择低成本材料,减少工艺时间。
从材料成本角度,应优先考虑NCA互连,且可以同点胶凸点相配合实现低成本制造。
采取ACA互连在技术上是成熟的,但其缺点在于目前市场上的ACA材料价格仍然较为昂贵,而且都是针对细间距、高密度、高I/O数互连而研制的。
如果能够自制出成本低廉的满足RFID互连的导电胶,ACA互连也能够成为低成本的选择。
ICA互连的缺点在于工艺步骤相对较多,固化时间相对较长。
3)RFID标签关键封装设备RFID封装设备由一系列工艺装备组成的自动化生产线,各工艺环节相对独立,同时又相互制约,要实现高效率的生产,必须综合考虑各个工艺环节的要求;从技术的角度,它是集光、机、电、气、液于一体的高精技术装备,涉及时间、压力、温度等多物理场的各种物理现象,需要解决速度、精度、效率、质量、可靠性、成本等多方面的因素的影响。