(完整版)射频识别(RFID)原理与应用(第2版)课后双数题答案

第1章 RFID概论 1.2简述RFID的基本原理 答：

1.4简述RFID系统的电感耦合方式和反向散射耦合方式的原理和特点。 答： 原理： ①电感耦合:应用的是变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定律。 ②反向散射耦合:应用的是雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律 特点： ①通过电感耦合方式一般适合于中，低频工作的近距离射频识别系统，典型的工作频率有125khz, 225khz和13. 56mhz。识别作用距离小于1m,典型作用距离为10~20cm。 ②反向射散耦合方式一般适合于高频，微波工作的远距离射频识别系统，典型的工作频率有433mhz, 915mhz, 2.45ghz，5.5ghz,识别作用距离大于1m,典型作用的距离为3~10m。 1.6什么是1比特应答器?它有什么应用?有哪些实现方法? 答： ① 1比特应答器是字节为1比特的应答器。 ② 应用于电子防盗系统。 ③ 射频标签利用二极管的非线性特性产生载波的谐波。 1.8 RRFTD系统中阅读器应具有哪些功能? 答： ①以射频方式向应答器传输能量。 ②以应答器中读出数据或向应答器写入数据。 ③完成对读取数据的信息处理并实现应用操作。 ④若有需要，应能和高层处理交互信息。 1.10 RFID标签和条形码各有什么特点?它们有何不同? 答：特点： RFID标签：①RFID可以识别单个非常具体的物体。 ②RFID可以同时对多个物体进行识读。 ③RFID采用无线射频，可以透过外部材料读取数据。 ④RFID的应答器可存储的信息量大，并可以多次改写。 ⑤易于构成网络应用环境。 条形码： ①条形码易于制作，对印刷设备和材料无特殊要求，条形码成本低廉、价格便宜。 ②条形码用激光读取信息，数据输入速度快，识别可靠准确。 ③识别设备结构简单、操作容易、无须专门训练。 不同点： 技术 信息载体 信息量 读/写性 读取方式 保密性 智能化 寿命 成本

条形码 纸、塑料薄膜金属表面 大 只读 CCD或激光束 差 无 较短 最低 RFID EEPROM等 小 读/写 无线通信 好 有 最长 较高

条形码是“可视技术”，识读设备只能接收视野范围内的条形码； 而RFID不要求看见目标，RFID标签只要在阅读器的作用范围内就可以被读取。 1.12参阅有关资料，对RFID防伪或食品安全追溯应用进行阐述。 答： 随着科技的进步及高新技术在标签印刷制作领域的应用，一种全新、多功能、有良好防伪效果的RFID标签已开始在酒、食品、药品、票证等许多领域应用，它将为标签印制带来新的生机和活力。RFID标签主要有如下特点。 一、RFID标签的功能 1. 产品的追溯功能 2. 数据的读写功能 3. 小型化和多样化的形状 4. 耐环境性 5. 可重复使用 6. 穿透性 7. 数据的记忆容量大 二、RFID标签的应用及防伪特点 应用1：2009年五粮液集团投入2亿元的巨资购买R F I D系统，以满足五粮液高端产品对安全防伪和产品追溯管理等功能的需求，构建一个完整的RFID整体解决平台。 应用2：R F I D在食品（如农产品）包装防伪和追溯安全方面也有很大的用处。如：欧 盟 及 美国、 日本等发达国家和地区， 都要求对出口到当地的食品必须能够进行跟踪和追溯。 防伪特点：集多项专利技术的超高频电子标签，具有全球唯一码、数字签名、防转移、防复制等特性；它采用易碎纸基材的金属天线生产加工工艺，既保证了对标签高读写性能要求，又能满足防转移特性和大规模生产的经济性要求。 第2章 电感耦合方式的射频前端 2.2画出图2.26中P点处的电压波形，并进一步比较图2.26所示电路与图2.28(a)所示电路的不同点。 答：

图2.26所示电路与图2.28（a）所示电路的不同点： 图2.26所示的电路里面加入了滤波电路和跟随电路，而图2.28（a）没有。并且图2.28有二极管，来进行确定导通哪个三极管，但是图2.28（a）没有，这就使得图2.28（a）变成了标准正弦波。 2.4画出图2.30中中心点C处的电压波形图和晶体管VT1电流i1和晶体管VT2;电流i2的波形图。 答: 书上给出了VT1电压VA和晶体管VT2电压VA’的波形图。所以v = ixR。

2.6给出E类功率放大器的电路图 ，并简述各电路元件的作用。 答：

其中L1、C1构成谐振回路，电容C2进行滤波，L2为晶体管VT1提供一个稳定的集电极电压。 2.8在电感耦合方式中 ，有效工作距离和哪些因素有关? 答： 其工作距离与工作频率 电感耦合方式等因素有关。 2.10设计并调试一个满足ISO/ IEC 1443标准要求的E类功率放大器。 答： 第3章 编码和调制 3.2 信道带宽为3kHz,波特率可以达到8kbaud吗?若能请给出实现方法? 答： 能达到，用八相位调制。 3.4画出01 1001 0110的密勒码波形。

答： 3.6装调一个NRZ码和曼彻斯特码的副载波调制电路。 答：

3.8什么是调制和解调?有哪些调制和解调技术，它们各有什么特点? 答： ① 调制是实现绝对码和相对码之间的相互转换。解调是阅读器正确将PSK调制信号转换为NRZ的关键电路。 ② 有PSK和副载波方式。 ○ ③ 直接相位法和选择相位法， 3.10简述在射频识别中载波的作用。 答： 载波为携带了RFID信息的无线电波，作用是通过无线电波传递信息；对于无源RFID系统来说，载波的作用还可以传递能量，其驱动RFID标签内的芯片工作，并将反馈信息发送给RFID读写器。 第4章 数据校验和防碰撞算法 4.2讨论线性分组码的检纠错能力。 答： 编码中各个码字间距离的最小值称为最小码距d，最小码距是衡量码组检错和纠错能力的依据，其关系如下： （1）为了检测e个错码，则要求最小码距d>e+1; （2）为了纠正t个错码，则要求最小码距d>2t+1; （3）为了纠正t个错码，同时检测e个错码，则要求最小码距d>e+t+1,e>t。 4.4简述ALOHA算法和时隙ALOHA算法的基本原理和它们之间的区别。 答： 纯ALOHA算法在RFID系统中仅用于只读系统。当应答器进入射频能量场被激活以后，它就发送存储在应答器中的数据，且这些数据在一个周期性的循环中不断发送，直至应答器离开射频能量场。 时隙ALOHA算法是把时间分为离散的时间段（时隙），每段时间对应一帧，在RFID系统中，所有应答器的同步由阅读器控制，应答器只在规定的同步时隙开始才传送器数据帧，并在该时隙内完成传送。 时隙ALOHA算法在纯ALOHA算法的基础上将系统的利用率提高了一倍，信道的吞吐量也达到了纯ALOHA算法的两倍。 4.6在题图4.1中，防碰撞协议采用ISO/IEC 14443标准中的TYPE A。设阅读器（PCD）射频能量场内有两个应答器PICC# 1和PICC# 2，其UID CL，分别为CL1和CL2。请解释图示的防碰撞过程。 答： 4.8在ISO/IEC 4443标准TYPE B中，处于Ready-Declared状态的PICC对哪些命令的接收会使其状态发生转换，转换的下一个状态是什么？ 答： 当接收到ATTRIB,HLTB,REQB/WUPB这3种命令后会发生状态改变。 当接收到的是ATTRIB后，进入激活状态；当接收到的是HLTB后，进入终止（等待）状态；当接收的是REQB/WUPB后重新进行AFI匹配。 第5章 RFID系统数据传输的安全性 5.2简述对称密码体制与非对称密码体制的特点和区别。 答： 特点： 对称密码体制：对称加密系统中，加密和解密采用相同的密钥，特点是计算开销小，算法简单，加密速度快。 非对称加密体制：也叫公钥加密技术，在公钥加密系统中，加密和解密是相对独立的，加密和解密密钥不相同，加密密钥（公开密钥）向公众公开，谁都可以使用，解密密钥（秘密密钥）只有解谜人自己知道，特点是保密所需的密钥组和数量很小，密钥发布不成问题，公开密钥系统可实现数字签名。 区别： 对称加密的加密和解密密钥都是一样的，非对称加密的加密和解密密钥是不一样的，它们的算法也是不同的。 5.4 m序列有何特点?什么是同宗m序列?试设计一个本原多项式f(x)=1+x+x2的m序列产生器，测试其周期值。 答： m序列是最长线性移位寄存器序列的简称，是一种伪随机序列、伪噪声(PN)码或伪随机码。 均衡特性(平衡性) m序列每一周期中 1 的个数比 0 的个数多 1 个 游程特性（游程分布的随机性） M序列中，状态“0”或“1”连续出现的段称为游程。游程中“0”或“1”的个数称为游程长度。 m序列的一个周期(p=2^n-1)中，游程总数为 2^n-1，“0”、“1”各占一半。 移位可加性 2个彼此移位等价的相异M序列，按模2相加所得的序列仍为M序列，并与原M序列等价。 5.6给出基于素域GF()的特征值不等于2和3的椭圆曲线方程，并简述椭圆曲线密钥的生成方法。 答： 椭圆曲线定义和关键点

曲线方程为： mod p(modulo prime number p)表示该曲线位于素数阶p的有限域上，那么曲线形状可以近似为下图：

• 在椭圆曲线数学中，有一个称为“无穷远处的点”的点，它大致对应于零的作用。 • 还有一个名为“加法”的+运算符，它具有一些类似于传统实数加法的属性。 • 给定椭圆曲线上的两个点P1和P2，有第三个点P3 = P1 + P2，P3也位于椭圆曲线上。 • 从几何角度，可以通过在P1和P2之间画线来计算P3。 该线将在一个额外的位置与椭圆曲线相交。称此点为P3'=（x，y）。 然后在x轴上反射得到P3 =（x，-y） • 如果P1和P2是相同的点，则P1和P2之间的线应该延伸到点P1的切线。切线会和曲线相交。 • 在某些情况下（即，如果P1和P2具有相同的x值但y值不同），则切线将完全垂直，在这种情况下P3 =“无穷远处的点”。