射频识别技术的构成及工作原理

射频识别技术原理分析

射频识别(RFID)技术相对于传统的磁卡及IC卡技术具有非接触、阅读速度快、无磨损等特点，在最近几年里得到快速发展。为加强中国工程师对该技术的理解，本文详细介绍了RFID技术的工作原理、分类、标准以及相关应用。

RFID技术利用无线射频方式在阅读器和射频卡之间进行非接触双向数据传输，以达到目标识别和数据交换的目的。与传统的条型码、磁卡及IC卡相比，射频卡具有非接触、阅读速度快、无磨损、不受环境影响、寿命长、便于使用的特点和具有防冲突功能，能同时处理多张卡片。在国外，射频识别技术已被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域。

系统组成和工作原理

最基本的RFID系统由三部分组成：

1. 标签(Tag，即射频卡)：由耦合元件及芯片组成，标签含有内置天线，用于和射频天线间进行通信。

2. 阅读器：读取(在读写卡中还可以写入)标签信息的设备。

3. 天线：在标签和读取器间传递射频信号。

有些系统还通过阅读器的RS232或RS485接口与外部计算机(上位机主系统)连接，进行数据交换。

系统的基本工作流程是：阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流，射频卡获得能量被激活；射频卡将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去；系统接收天线接收到从射频卡发送来的载波信号，经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收的信号进行解调和解码然后送到后台主系统进行相关处理；主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。

在耦合方式(电感-电磁)、通信流程(FDX、HDX、SEQ)、从射频卡到阅读器的数据传输方法(负载调制、反向散射、高次谐波)以及频率范围等方面，不同的非接触传输方法有根本的区别，但所有的阅读器在功能原理上，以及由此决定的设计构造上都很相似，所有阅读器均可简化为高频接口和控制单元两个基本模块。高频接口包含发送器和接收器，其功能包括：产生高频发射功率以启动射频卡并提供能量；对发射信号进行调制，用于将数据传送给射频卡；接收并解调来自射频卡的高频信号。不同射频识别系统的高频接口设计具有一些差异，电感耦合系统的高频接口原理图如图1所示。

射频识别技术实验报告

【实验目的】

1、了解射频识别(RFID)技术，研究RFID的核心电路部分。

2、结合高频电子线路课程的学习，将理论用于实践，培养同学硬件动手能力。

3、学会一些基本的电路调试方法，掌握丙类高功放的工作特点及调试方法

【实验原理】

1.射频识别(RFID)技术

射频识别即 RFID (Radio Frequency ldentification)技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术，是20世纪80年代发展起来的一种新兴自动识别技术，射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。常用的有低频（125k~134.2K)、高频(13.56Mhz)、超高频，无源等技术。RFID读写器也分移动式的和固定式的，目前RFID技术应用很广，如:图书馆，门禁系统，IC卡等

一套完整的RFID系统，是由阅读器(Reader)与电子标签（TAG)也就是所谓的应答器

(Transponder）及应用软件系统三个部份所组成，其工作原理是Reader发射一特定频率的无线电波能量给Transponder，用以驱动Transponder电路将内部的数据送出，此时 Reader便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理。

本次实验主要做阅读器发射13.56MHz的高频电磁波，通过线圈耦合传给电子标签，要求电子标签的输出功率较大，以便于驱动应用软件系统，负载用电阻和二极管代替，不涉及软件，仅研究RFID的核心电路部分。

【实验感想】

在此次课程设计中，我们学会了一些仪器的使用，比如电烙铁、吸锡器，知道了焊电路板时，尤其要在焊接高频板的注意事项，电路的连线布局会对实验结果产生很大的影响。我觉得焊板子比以前的插板子难多了，一旦发现连错了，拆比焊更麻烦。我得到的教训是在做任何事情前，一定要先想好再动手。在这次实验中，我们遇到过很多问题，我们不断地回归课本，并且与高频课的老师讨论。这次实验既培养了动手能力，又加深了对知识的理解，充分体现了种子班“干中学”的特点。

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。

1 RFID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

信息载体 信息量 读/写性 读取方式 保密性 智能化 抗干扰能力 寿命 成本

条码 纸、塑料薄膜、金属表面 小 只读 CCD或激光束扫描 差 无 差 较短 最低

磁卡 磁性物质 一般 读/写 电磁转换 一般 无 较差 短 低

IC卡 EEPROM 大 读/写 电擦除、写入 最好 好 长 较高

RFID卡 EEPROM 大 读/写 无线通信 最好 有 最好 最长 较高

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

系统特征 系统分类

工作方式 全双工系统 半双工系统 时序系统

数据量 1比特系统 多比特系统

可否编程 可编程系统 不可编程系统

数据载体 IC 表面波

- 1 - 简述射频识别系统的构成及工作原理。

射频识别系统是一种无线自动识别技术，它主要由读写器、天线和标签三部分组成。

读写器是射频识别系统的核心部件，它负责向天线发送射频信号，同时接收标签返回的信号并将其解码传输给上位系统。天线则将读写器发送的信号转化成电磁波，并将接收到的标签信号转化成电信号传输给读写器。标签则是被识别的目标物体，它内部包含一个芯片和一个天线，当接收到读写器发送的射频信号时，芯片将接收到的信号解码后返回给天线，再由天线传输给读写器。

射频识别系统的工作原理是利用读写器向天线发送一定频率的射频信号，当信号遇到标签时，标签内的芯片会接收到信号并返回一个包含信息的射频信号。这个信号被天线接收后，由读写器进行解码并进行相关操作，如数据读取或写入等。射频识别系统的工作距离和读取速率取决于天线和标签的功率和距离。