RFID第3章 RFID的无线通信原理 PPT

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第-03-章--RFID的无线通信原理--电感耦合通信PPT课件

如果读写器线圈的圈数为N1，电子标签线圈的圈数为N2，线圈都为
圆形，线圈的半径分别为R1、R2，
两个线圈圆心之间的距离为d，两
个线圈平行放置，其中一个线圈的
半径远小于d时，则两个线圈之间
2021的互感M12=?
5
二、RFID读写器的射频前端
⒈ RFID读写器的射频前端电路结构
射频前端：实现射频能量和信息传输的射频前端电路。
电子标签天线功能：低频和高频RFID电子标签的天线用于耦合读写器天
线的磁通，该磁通向电子标签提供电源，并在读写器与电子标签之间传
递信息。
电子标签天线构造要求：
电子标签天线上感应的电压最大，以使电子标签线圈输出最大的
电压。
功率匹配，以最大程度地耦合来自读写器的能量。
足够的带宽，以使电子标签接收的信号无失真。
二进制数据编码信号用于控制开关S。当二进制数据编码信号为1时，设
开关S闭合，则此时应答器负载电阻为RL和Rmod并联；当二进制数据编码
信号为0时，开关S断开，应答器负载电阻为RL。
电阻负载调制时，应答器的负载电阻值有两个对应值，即RL（S断开时）
和RL与Rmod的并联值RL//Rmod（S闭合时）。显然，RL//Rmod小于RL。
射频前端电路结构？
并联谐振电路
并联谐振电路的组成？
电感、电容并联而成
2021
C
14
⒉ 并联谐振
特性参数：
谐振频率
品质因素
输入阻抗
电感L：储存磁能并产生感抗
带宽
XL=? 电容C：储存电场能并产生容抗
XC=? 谐振条件：当电感L储存的平均磁能与电容C储存的平均场能相等时，电
路产生谐振，此时电感L的感抗和电容C的容抗相互抵消，输入阻抗为纯

RFID应用及原理第三章RFID技术工作原理PPT课件

02
RFID系统组成
标签类型
01
分为被动式、主动式和半主动式三种类型，其中被动式标签应用最为广泛。
标签结构
02
由天线和芯片组成，天线用于接收和发送信号，芯片则存储物品信息。
标签工作原理
03
当标签进入磁场后，阅读器通过天线发送射频信号，标签接收信号后，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的信息，供阅读器读取。
rfid应用及原理第三章rfid技术工作原理ppt课件
contents
目录
RFID技术概述 RFID系统组成 RFID工作原理 RFID安全与隐私 RFID未来发展
01
RFID技术概述
无线射频识别技术（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。
访问控制
对RFID标签和读写器之间的通信进行加密，确保数据传输过程中的隐私保护。
加密通信
隐私保护
05
RFID未来发展
技术发展趋势
标准化：随着RFID技术的普及，标准化将成为一个重要的发展趋势。通过制定统一的行业标准，可以促进不同厂商之间的设备兼容性，降低成本，提高应用效率。
智能制造
在智能制造领域，RFID技术可以用于实现生产过程的自动化和智能化管理。通过在生产线上部署RFID标签，可以实现生产过程的实时监控和追踪，提高生产效率和产品质量。
RFID技术利用射频信号和感应电流的耦合效应，实现信息的传递和数据的读写。
RFID定义
雷达技术的应用，为RFID奠定了基础。
1940年代
美国开始研究RFID技术，用于军事和物流领域。

射频技术RFID全析PPT课件

3、半有源RFID产品，结合有源RFID产品及无源RFID产品的优势，在低频 125KHZ频率的触发下，让微波2.45G发挥优势。半有源RFID技术，也可以叫做低频激活触发技术，利用低频近距离精确定位，微波远距离识别和上传数据，来解决单纯的有源RFID和无源RFID没有办法实现的功能。简单的说，就是近距离激活定位，远距离识别及上传数据。

RFID技术的基本工作原理并不复杂：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），或者由标签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。

半有源RFID是一项易于操控、简单实用且特别适合用于自动化控制的灵活性应用技术，识别工作无须人工干预，它既可支持只读工作模式也可支持读写工作模式，且无需接触或瞄准；可在各种恶劣环境下自由工作，短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可以替代条码，例如用在工厂的流水线上跟踪物体；长距射频产品多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等。
4 技术特色

射频技术的特点
射频识别系统最重要的优点是非接触识别，它能穿透雪、雾、冰、涂料、尘垢和条形码无法使用的恶劣环境阅读标签，并且阅读速度极快，大多数情况下不到100毫秒。有源式射频识别系统的速写能力也是重要的优点。可用于流程跟踪和维修跟踪等交互式业务。

制约射频识别系统发展的主要问题是不兼容的标准。射频识别系统的主要厂商提供的都是专用系统，导致不同的应用和不同的行业采用不同厂商的频率和协议标准，这种混乱和割据的状况已经制约了整个射频识别行业的增长。许多欧美组织正在着手解决这个问题，并已经取得了一些成绩。标准化必将刺激射频识别技术的大幅度发展和广泛应用。

RFID系统的工作原理.ppt

阅读器
电子标签
C1
C2
芯
Cr
片
fs fH
BP
解调
图 4-5 电精最选感新文耦.档合型 RFID 系统
13
2 数据传输
对于电子标签和阅读器天线之间的作0.1用6距
离不超过
，并电子标签处于近场范围内，
电子标签与阅读器的数据传输为负载调制〔电感耦合、变压器耦合〕。
如果把谐振的电子标签放入阅读器天线的
1. 能量供给
阅读器天线线圈激发磁场，其中一小局
部磁力线穿过电子标签精最选天新文.档线线圈，通过感应，12在
电容器Cr与阅读器的天线线圈并联，电容器与天线线圈的电感一起，形成谐振频率与阅读器发射频率相符的并联震荡回路，该回路的谐振使得阅读器的天线线圈产生较大的电流。
电子标签的天线线圈和电容器C1构成震荡回路，调谐到阅读器的发射频率。通过该回路的谐振，电子标签线圈上的电压U到达最大值。这两个线圈的构造可以被解释为变压器〔变压器的耦合〕。
或者将电流信号转换成电磁波发射出去的装置。在RFID
系统中，阅读器必须通过天线来发射能量，来形成电磁场，
通过电磁场对电子标签进展识别。因此，阅读器天线所形成的电磁场范围即为阅读器的可读区域。
2 电子标签
电子标签 (Electronic Tag) 也称为智能标签 (Smart
Tag) ，是由IC芯片和无线通信天线组成的超微型的小标
交变磁场，那么电子标签就可以从磁场获得能量。
采用从供给阅读器天线的电流在阅读器内阻上的
压降就可以测得这个附加的功耗。电子标签天线
上负载电阻的接通与断开促使阅读器天线上的电
压发生变化，实现了用电子标签对天线电压进展

无线射频识别(RFID)技术基础(彭力)ppt

3.2 按照能源供给方式的不同划分
RFID按照能源的供给方式分为无源RFID（被动式），有源RFID（主动式），以及半有源 RFID。无源RFID读写距离近，价格低，几乎无使用寿命限制，但需要大功率读写装置；有源RFID可以提供更远的读写距离，但是需要电池供电，成本要更高一些，适用于远距离读写的应用场合，有限使用寿命，对读写装置依赖小。
3.3 按照系统完成的功能的不同划分
根据RFID系统完成的功能不同，可以把RFID系统分成四种类型：EAS系统、便携式数据采集系统、物流控制系统和定位系统。 1．EAS系统 EAS(Electronic Article Surveillance)是一种设置在需要控制物品出入门口的RFID技术。这种技术的典型应用场合是商店、图书馆和数据中心等地方，当未被授权的人从这些地方非法取走物品时，EAS系统会发出警告。
1.4 RFID系统的组成
RFID的基本组成部分标签（Tag）：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（Reader）：读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式RFID读写器（如：C5000W）或固定式读写器；天线（Antenna）：在标签和读取器间传递射频信号。
34rfid与条码的区别项目rfid标签传统条码媒介电磁波资料特性可固定可变动固定重新编制不需接触重新做肉眼可见通常不需要必要最小尺寸04x04mmlx3cm项目rfid标签传统条码形式各种尺寸与形式直接印制于商品表面损毁不影响资料读取资料损毁环境耐久性可抗化学侵蚀不抗污损读取距离0100公尺最多12公尺编写距离0100公尺不可重新编写34rfid与条码的区别四rfid技术的典型应用物流和供应管理生产制造和装配航空行李处理动物身份标识门禁控制电子门票城市一卡通的应用高校手机一卡通的应用仓储中塑料托盘周转筐中的应用近年来在上海举行的会展数量以每年20的速度递增

RFID原理及现在分析课件

6．我们如何知道哪个频率适合于我们的产品？
1．我们如何知道哪个频率适合于我们的产品？不同的频率有不同的特点，因此他们的用途也就形形色色。例如，低频标签比超高频标签便宜，节省能量，穿透废金属物体力强，他们最适合用于含水成分较高的物体，例如水果等。超高频作用范围广，传送数据速度快，但是他们比较耗能，穿透力较弱，作业区域不能有太多干扰，适合用于监测从海港运到仓库的物品。当做选择时，最好咨询一下相关的专家，供货商，从而选择正确的射频。
电子标签依据频率的不同可分为低频电子标签、高频电子标签、超高频电子标签和微波电子标签。依据封装形式的不同可分为信用卡标签、线形标签、纸状标签、玻璃管标签、圆形标签及特殊用途的异形标签等。 RFID 阅读器（读写器）通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。典型的阅读器包含有高频模块 (发送器和接收器)、控制单元以及阅读器天线。
——超高频标签主要用于支持远距离通信场合，支持读写距离范围： 0--30米，标签容量为64Byte—512Byte（32-256个汉子），标签忌与液态物靠近，影响识读。
另外因为我们采用ＣＰＫ信息安全技术，对标签信息进行签名操作，签名信息最小占用字节数量为：４８Byte（24个汉字）。
一般建议，在实际应用中写入标签的信息为关键信息（不到40个汉子），这样避免标签容量不够。
➢ 标签(Tag)：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(Reader):读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定
式. ➢ 天线(Antenna)：在标签和读取器间传递射频信号
6.RFID无线识别电子标签基础介绍

RFID射频识别技术PPT

智能制造与rfid技术
rfid技术在智能制造领域的应用将进一步深化，通过rfid技术实现生产过程中的物料追踪、质量控制、设备监控等功能，提高生产效率和产品质量。
rfid技术还将应用于智能工厂的物流管理、仓储管理、生产调度等方面，实现工厂的智能化管理和运营。
无人零售与rfid技术
01
rfid技术在无人零售领域的应用将进一步普及，通过rfid技术实现商品的快速识别和结算，提高购物效率和顾客体验。
技术标准与互操作性
总结词
目前RFID技术缺乏统一的标准和规范，导致不同厂商的RFID设备之间难以实现互操作，影响了技术的推广和应用。
详细描述
为了解决这个问题，需要制定统一的RFID 技术标准和规范，推动不同厂商之间的设备互操作性。这可以通过建立行业协会、制定标准组织等方式实现。同时，加强国际合作和交流，推动全球范围内的RFID技术标准化进程，也是解决这一问题的有效途径。
多透明度。
05 rfid技术面临的挑战与解决方案
数据安全与隐私保护
总结词
随着RFID技术的广泛应用，数据安全和隐私保护问题日益突出，需要采取有效的措施来确保数据的安全性和隐私性。
VS
详细描述
RFID技术通过无线传输数据，容易受到窃听和非法跟踪等安全威胁。为了解决这个问题，可以采用加密技术对RFID数据进行加密，以防止未经授权的访问和数据泄露。此外，设置合理的访问控制和权限管理机制，可以进一步保护数据的隐私和安全性。
易受到金属和液体等物质的干扰
数据传输速度较慢
RFID信号容易受到金属和液体等物质的干扰，影响识别效果。
与二维码等技术相比，RFID技术的数据传输速度相对较慢。

RFID应用及原理第三章RFID技术工作原理课件

RFID应用及原理第三章 RFID技术工作原理课件
探索RFID技术的工作原理及在各个领域的应用。从概述到细节，全面介绍 RFID系统的组成、标签、读写器、通信协议等关键要素，同时探讨未来发展趋势和在物流、零售和智慧城市中的应用。
RFID概述
RFID（Radio Frequency Identification）是一种无线通信技术，通过将标签中存储的信息利用无线电波进行无线传输，实现对物体的识别和追踪。
天线
• 通过无线电波收发标签数据 • 控制与标签的通信
• 向周围空间辐射无线电波 • 用于激活、读写标签
RFID频段
低频（LF）
• 30 kHz - 300 kHz • 短距离通信，适用于动
物识别和门禁控制
高频（HF）
• 3 MHz - 30 MHz • 中距离通信，广泛应用
于物流追踪和库存管理
超高频（UHF）
RFID发展历程
1
二战时期
早期的无线电管技术为RFID的发展奠定了基础。
2
20世纪60年代
出现了被动式RFID技术，标签搭配读写器进行数据交互。
3
20世纪90年代
RFID技术逐渐应用于供应链管理和物流追踪。
RFID应用领域
物流管理
跟踪和管理物流过程，提高运输效率。
智慧城市建设
智能交通收费和城市资源管理。
• 300 MHz - 3 GHz • 长距离通信，用于车辆
识别和智能交通系统
RFID通信协议
EPC C1G2
最常用的RFID标准协议，适用于物流和零售业。
ISO 15693
用于高频RFID系统，支持读写标签和反碰撞功能。
ISO 18000-6C

射频识别技术--RFID的无线通信原理 ppt课件

第三章
RFID的无线通信原理
§3.1 射频频谱与电磁信号传输
• 电磁波是由同向振荡且相互垂直的电场与磁场在空间中以波的形式传递能量和动量，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面。
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2
§3.1 射频频谱与电磁信号传输
• 射频识别系统的工作频率
ppt课件
3
§3.1 射频频谱与电磁信号传输
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7
§3.3 信号和编码
• 数据和信号
• 信号：是数据的电气或者电磁形式的编码。 • 模拟信号：是连续变化的电磁波。在时域表
现为连续的变化，在频域其频谱是离散的。 • 数字信号：是一种电压脉冲序列，数据取离
散值。
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§3.3 信号和编码
• 信道
• 传输介质：是数据传输系统里发送器和接收器之间的物理通路。
• 采用曼彻斯特码传输信息的信息块格式为起始位是1码，结束位采用无跳变低电平。
• 曼彻斯特码可与两倍数字时钟频率的NRZ 码相对应。
• 解码：二倍数字时钟读取输入的曼彻斯特码——判断起始位——两位一组转换成 NRZ码——若读取到00则表示收到了结束位。
• 11是非法组合，表示传输出错或发生了碰
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§3.4 RFID系统中常用的编码方式
• 设读入的密勒码为1000 0110 0011 1000，求其NRZ码。
• 写出数据01 1001 0110 的密勒码编码结果（二进制表示形式），并画出波形。
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§3.4 RFID系统中常用的编码方式
• 修正的密勒码
• 三种时序：
• 信号频率与其传输特性的关系
• 低频信号衍射能力强，但是穿透能力弱，且传输距离短

《RFID介绍中文版》课件

标准化组织合作
加强各国标准化组织的合作，共同推动RFID标准的制定和推广。
标准化测试与认证
建立完善的测试与认证体系，确保RFID产品的性能和可靠性符合标准要求。
THANKS
感谢观看
读写器类型
根据应用场景的不同，读写器可分为固定式、手持式、移动式等多种类型。
读写器技术
读写器的技术参数包括频率、功率、数据传输速率等，这些参数直接影响着读写器的性能和应用范围。
天线
天线功能
天线的主要功能是传输信号，将读写器发出的信号传输给标签，并将标签返回的信号传输给读写
器。
天线类型
天线可分为偶极子天线、微带天线、八木天线等多种类型，根据不同的应用场景选择合适的天线
1990年代
随着电子标签成本的降低和技术的成熟，RFID技术在物流、零售等领域得到广泛应用。
当前发展状况与趋势
广泛应用
技术创新
RFID技术已在物流、零售、制造、医疗、交通等领域得到广泛应用，提高了管理效率和运营水平。
随着物联网、云计算等技术的发展，RFID 技术不断创新，向着更高效、更智能的方向发展。
隐私保护
随着人们对隐私问题的关注增加，将推动RFID技术在隐私保护方面的发展。
标准化和互通性
未来将推动RFID技术的标准化和不同系统之间的互通性，方便信息的共享和交流。
05
RFID的实际应用案例
物流与供应链管理
总结词
RFID技术在物流与供应链管理中应用广泛，能够提高物流效率和准确性，降低成本。
RFID标签具有唯一标识、存储信息、无线通信等功能，可广泛应用于物品跟踪、库存管理、身份识别等领域。
标签结构
RFID标签由芯片和天线组成，芯片负责存储和传输信息，天线则负责接收和发送信号。

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• RFID技术指是利用无线电波通信来识别RFID标签的一种方式，可以实现非视距、无接触的识别。
• 一个RFID系统中通常需要包含RFID标签、RFID阅读器以及与之配套的天线。工作流程如图3.1所示 • 终端控制阅读器发出查询命令 • 阅读器对查询命令进行编码和调制，并通过阅读器天线发送出去 • 阅读器天线将查询信号利用无线信道发送给标签，并被RFID标签内嵌的微型天线接收到 • 当末各RFID标签接收到的无线信号强度高于某一阈值，标签将被激活并对阅读器信号进行解调和解码 • 根据阅读器的查询信号，标签生成带有特殊标志的返回信号，编码调制后返回给阅读器天线； • 阅读器端利用阅读器天线不断扫描识别区域而获得标签返回的标识符 • 阅读器对标签信号进行解调和解码工作并将其解码信息传输给后台程序进行进一步处理。
能量大小用功率表示，按照正弦规律变化的电场，可以用微积分计算一个周期的电流能量，再除以时间。v0为峰值，R 为负载的电阻，Pav为平均功率
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
3.2 信号的电压与能量
信号处理问题中，相对变化更值得关注。现实应用中，信号功率根据环境不同会发生巨大的变化，使用分贝(dB)代替瓦特(W)：
• 但虽然FDMA从理论上解决了多种信号冲突的问题，但在实际应用中，仍然需要注意阅读器的部署，周围空间中其它信号干扰等情况，以保证RFID阅读过程成功完成。
• 例如阅读器A在频道10监听标签信号，阅读器B在频道 11发送请求信号，阅读器A很难听到标签信息
3.4 反向散射机制与标签编码
变化的磁场产生变化的电场，变化的电场产生磁场信号发射器中的电流通过天线辐射出无线电磁波，形成变化的电磁场，在接收器天线线圈感应到变化的电磁场，而在线圈内部产生电压，如果接收器的天线是通过某种负载连通的，就会产生感应电流。
• 低频和高频的RFID标签往往采用电感耦合的技术通信，其通信距离短也正是因为磁场能量是按照距离的立方这个速度进行衰减的
• 超高频和微波采用电磁发射原理，其能量是按照距离的平方这个速度进行衰减的。
3.2 信号的电压与能量
变化电场可以通过电压或电流的时间函数来描述其变化方式，我们认为电场的电压一般可以转化为正弦波的描述形式
• 频分多址（FDMA）技术，要求不同应用使用不同的载波频率传输信息，而接收端接收器仅获取相应频率信号来进行解调，而得到所需传输的数据。
• 例如：ALR-9900阅读器，其工作频率是902.75MHz— 927.75MHz，在处理FDMA时阅读器将此段频率平均分成50个频道，每个频道500KHz频率范围，阅读器通过和标签在指定频率范围内通信来减少和其他信号之间的冲突。
3.1 射频频谱与电磁信号传输
电磁波是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式传递能量和动量,其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面
无线信道干扰？
无线通信并非有线信道可靠，会产生干扰，解决办法就是将各种无线信号调制到不同频率的载波信号中传输。但无线频谱分配远远不能满足日益增长的无线通信应用
分贝是相对的，描述具体功率时需要加入参考功率，常用的是1毫瓦特(mW)，此处分贝大小为dBm
对数性质 lg(a.b)=lg(a) +lg(b) 所以相应的乘法转换为加法
3.3 阅读器信号的调制与复用
等幅波(Continuous Wave, CW)：一个简单的，频率、相位、振幅不发生变化的周期正弦信号。它无法携带信息，也叫载波信号。
任何物体在接受到某个电磁波之后会同样传输这样一串电磁波。
接受器调制后辐射的电磁波能返回到传输器的天线中，并产生能被识别的信号，叫做反向散射信号。
3.4 反向散射机制与标签编码
接收器在某一时刻接收到的反射信号向量是空间中各种信号的矢量叠加
如下图所示，叠加导致了不确定性，如果想利用反向散射机制，就必须设计某种编码机制使得接收器能够根据这些变化识别信号，而不关心信号的相位或振幅。
OOK对于RFID被动标签，数据位是0时能量低，无法激活标签，导致工作不正常。
如何处理？
在调制之前对二进制数串进行编码。脉冲间隔编码(PIE): “1”：输出长时间的高功率跟随短暂的低功率 “0”：输出短暂高功率跟随短暂低功率缺点：二进制0其传输速率会比二进制1 的传输速率快很多
3.3 阅读器信号的调制与复用
3.3 阅读器信号的调制与复用
对RFID阅读器信号的调制一般执行的是数位调变(Digitally Modulated)。通断键控(On-Off Keying, OOK)，对“1” 保持高功率，“0”保持低功率。对于某个实际的二进制串将会转化为一段功率或高或低的电磁波。
OOK是否有问题？
3.3 阅读器信号的调制与复用
3.1 射频频谱与电磁信号传输
将各种无线信号调制到不同频率的载波信号中传输。
3.1 射频频谱与电磁信号传输
• 典型的RFID工作频率包括低频125KHz-134KHz；高频 13.56MHz，超高频860MHz-960MHz （915M）以及微波2.4GHz和5.8GHz
• 低频信号由于波长较长，拥有较好的衍射能力，通常可以绕过大多数障碍物传输，但穿透力较差。
需要携带数据时，需要在这样的周期信号上进行调制：m(t)含有基带信息，余弦为载波。
3.3 阅读器信号的调制与复用
当m(t)也是正余弦信号时，根据三角函数关系，有：
这种正弦调制将信号分为两个信号，称为边带，一个频率高于载波（公式第一项），一个低于载波（公式第二项）。这表示在某个信号经过调制之后，得到的信号频谱将会变宽，包含载波频率周围的一段频率。
RFID第3章 RFID的无线与电磁信号传输 3.2 信号的电压与能量 3.3 阅读器信号的调制与复用 3.4 反向散射机制与标签编码 3.5 链路预算 3.6 天线增益与极化对传输范围的影响 3.7 真实环境下的信号传输 3.8小结
3.1 射频频谱与电磁信号传输