a b s t r a c t r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n ( r f i d ) i sac o n t a c t l e s sa u t o m a t i ci d e n t i n c a t i o n t e c h n o l o g y ，w h i c ht a k e sa d v a n t a g eo fr a d i os i g n a la n ds p a c ec o u p l i n g ( i n d u c t a n c eo r e l e c t r o m a g n e t i s mc o u p l i n g )t r a n s m i s s i o nc h a r a c t e r i s t i ct oi d e n t i f yo b i e c t s t h e r f i ds m a r tc a r dh a st h ec h a r a c t e r i s t i c so fs m a uv o l u m e ，1 a r g ec a p a c i t y ，l o n g l i f e ， r e p e a t e du s i n ga n ds oo n i ts u p p o r t sr a p i dr e a d i n g w r i t i n g ，i n v i s i b l ei d e n t i 行c a t i o n ， m o v i n gi d e n t i f y i n g ，m a n yo b j e c t si d e n t i f y i n g ，o r i e n t a t i o n ，t r a c k i n ga n dm a n a g e m e n t i nal o n gp e r i o d i th a saw i d ea p p l i c a t i o no u t l o o k t h i st h e s i sc o m b i n e st h e8 6 3 k e yp r o j e c t 一1 b s tt e c h n o l o g yo fr f i ds y s t e ma n d c o n s t r u c t i o no fi t s o p e np l a t f b r m ， m a k i n gd e e p r e s e a r c ho nt h e r e l i a b i l i t y p r e d i c t i o n ，f e l i a b i l i t yt e s t sa n df u n c t i o ni na p p l i c a t i o no fr f i ds m a r tc a r d t h i st h e s i sr e p r e s e n t st h em e t h o dt op r e d i c tt h e “f eo fr f i ds m a r tc a r d ，a n d e s t a b l i s h e st h er e l i a b i l i t yp r e d i c t i o nm o d e lo fr f i ds m a r tc a r df u n c t i o nb l o c kb o t h l n o p e r a t l o ns t a t u sa n dn o n 。o p e r a t i o ns t a t u s i nt h i s w a y ， i t p r o v i d e sq u a n t i t y a n a l y s i sr e s u l tt ot h er f i 【) s m a r tc a r dr e s e a r c hp r o g r e s sw h i c ha v o i d st e c h n i q u e m e a s u r e sm u s tb et a k e nf o rr e l i a b i l i t yo rr e p a i r ，o rh i g h l yr e d u c e st h ec o s ta n dt i m e f o ft a k i n gb l i n da c t i o n s t h i st h e s i sr e p r e s e n t st h er e l i a b i l i t yt e s t sa n d p h y s i c a ld a m a g ea n a l y s i s ( d p a ) t e s t s t h er e l i a b i l i t yt e s t sc a ne v a l u a t et h er e l i a b i l i t yo fs m a r tc a r df u l l ya n d s c i e n t i 6 c a u y t h ed f at e s t sc a nr e v e a lt h ed e f e c t so fs m a r tc a r dd e s i g n ，s ow ec a n d oa v a i l a b l ec h a n g e sa c c o r d i n gt ot h ed e f e c t st oi m p r o v et h er e l i a b i l i t yo fs m a n c a r d t h i st h e s i sa n a l y z e st h er e l i a b i l i t yo fs m a r tc a r di nd e t a 訂sw h e nw eu s ei t w e m a k ed e e pr e s e a r c ho nt h eo p e r a t i o nf l r e q u e n c y ，o p e r a t i o n r a n g e ，a n g l e ，m o v i n g s p e e d ， a n t i c o l l i s i o na n de f f e c to fm e t a lm a t e r i a l ， o v e r l a p p i n go fs m a r tc a r d ， e s p e c i a l l yt h ea n t i c o l l i s i o na r i t h m e t i co fs m a r tc a r di nf r e q u e n c y8 6 0 9 6 0 m h z t h e t h e s i sr e p r e s e n t st h et e s tp l a nt oe v a l u a t et h er e a d i n gr e l i a b i l i t yo fs m a r tc a r di n a p p l i c a t i o n t h ec u s t o m e r sc a nc h o o s es u i t a b l er f i ds m a r tc a r dt oa s s u r eh i g h r e a d i n gr e l i a b i l i t ya c c o r d i n gt ot h ee n v i f o n m e n ta n dr e q u i r e m e n t so fr f i ds y s t e m k e yw o r d s ： r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n ； s m a r tc a r d ； r e l i a b i l i t y 湖南大學(xué) 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所 取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任 何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢 獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的 法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日期：易磅年駟鄉(xiāng)汨 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意 學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文 被查閱和借閱。本人授權(quán)湖南大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編 入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯 編本學(xué)位論文。 本學(xué)位論文屬于 1 、保密口，在年解密后適用本授權(quán)書。 2 、不保密團。 ( 請在以上相應(yīng)方框內(nèi)打“ ) 作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 謅蜇 日期：2 講4 月弓d 日 日期：溯年4 膨i 日 碩士學(xué)位論文 1 1 概述 第1 章緒論 射頻識別( r a d i of r e q u e n c yi d e n t 訊c a t i o n ，r f i d ) 技術(shù)，是一種利用射頻通信 實現(xiàn)的非接觸式自動識別技術(shù)。r f i d 智能卡具有體積小、容量大、壽命長、可 重復(fù)使用等特點，可支持快速讀寫、非可視識別、移動識別、多目標(biāo)識別、定位 及長期跟蹤管理。r f i d 技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、通訊等技術(shù)相結(jié)合，可實現(xiàn)全球范圍內(nèi) 物品跟蹤與信息共享。r f i d 技術(shù)應(yīng)用于物流、制造、公共信息服務(wù)等行業(yè)，可 大幅提高管理與運作效率，降低成本。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷完善和成熟，r f i d 產(chǎn)業(yè)將成為一個新興的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)群，成為國民經(jīng)濟新的增長點。因此，研究 r f i d 技術(shù)，發(fā)展r f i d 產(chǎn)業(yè)對提升社會信息化水平、促進經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展、提 高人民生活質(zhì)量、增強公共安全與國防安全等方面產(chǎn)生深遠影響，具有戰(zhàn)略性的 重大意義。 二十世紀(jì)九十年代以來，r f i d 技術(shù)得到了快速的發(fā)展。經(jīng)濟發(fā)達國家和地 區(qū)已經(jīng)將其應(yīng)用于很多領(lǐng)域，并積極推動相關(guān)技術(shù)與應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的國際化。近年來， 中國已初步開展了r f i d 相關(guān)技術(shù)的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化工作，并在部分領(lǐng)域開始應(yīng)用， 但相對基礎(chǔ)薄弱，缺乏核心技術(shù)，應(yīng)用分散，不具備規(guī)模優(yōu)勢。 我國在1 9 9 3 年制定的金卡工程實施計劃，是一個旨在加速推動我國國民經(jīng) 濟信息化進程的重大國家級工程，由此各種自動識別技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用十分迅 猛，目前r f i d 智能卡技術(shù)作為一種新興的自動識別技術(shù)，也正在我國很快地普 及應(yīng)用于各行各業(yè)，在民用產(chǎn)品方面典型的產(chǎn)品有第二代居民身份證和交通卡 ( 非接觸式i c 卡) ，其產(chǎn)品的可靠性評價試驗剛剛完成。與國外相比，我國的r f i d 技術(shù)應(yīng)用的普及率、r f i d 芯片技術(shù)等方面還是有比較明顯的差距，芯片的功耗、 單芯片成本、功能擴展、芯片測試及應(yīng)用中的可靠性問題都有待進一步的研究。 1 2r f i d 技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀與趨勢 1 2 1r f i d 技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 r f i d 技術(shù)最早的應(yīng)用可追溯到第二次世界大戰(zhàn)中飛機的敵我目標(biāo)識別，但 是由于技術(shù)和成本原因，一直沒有得到廣泛應(yīng)用。r f i d 技術(shù)的發(fā)展可按1 0 年期 劃分如下1 ： 1 9 4 1 1 9 5 0 年，雷達的改進和應(yīng)用催生了r f i d 技術(shù)，1 9 4 8 年奠定了r f i d 技術(shù)的理論基礎(chǔ)。 r f i d 智能卡叮靠性試驗評價技術(shù)的研究 1 9 5 l 1 9 6 0 年，早期r f i d 技術(shù)的探索階段，主要處于實驗室實驗研究。 1 9 6 1 l9 7 0 年，r f i d 技術(shù)的理論得到了發(fā)展，開始了一些應(yīng)用嘗試。 1 9 7 1 1 9 8 0 年，r f i d 技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)處于一個大發(fā)展時期，各種r f i d 技 術(shù)測試得到加速，出現(xiàn)了一些最早的r f i d 應(yīng)用。 1 9 8 l 19 9 0 年，r f i d 技術(shù)及產(chǎn)品進入商業(yè)應(yīng)用階段，各種規(guī)模應(yīng)用開始出 現(xiàn)。 1 9 9 1 2 0 0 0 年，r f l d 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化問題同趨得到重視，r f i d 產(chǎn)品得到廣泛 采用，r f i d 產(chǎn)品逐漸成為人們生活中的一部分。 2 0 0 1 至今，標(biāo)準(zhǔn)化問題同趨為人們所重視，r f i d 產(chǎn)品種類更加豐富，有源 電子智能卡、無源電子智能卡及半無源電子智能卡均得到發(fā)展，電子智能卡成本 不斷降低，規(guī)模應(yīng)用行業(yè)擴大。 近年來，隨著大規(guī)模集成電路、網(wǎng)絡(luò)通信、信息安全等技術(shù)的發(fā)展，r f i d 技術(shù)進入商業(yè)化應(yīng)用階段。由于具有高速移動物體識別、多目標(biāo)識別和非接觸識 別等特點，r f i d 技術(shù)顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿εc應(yīng)用空間，被認(rèn)為是2 1 世紀(jì)的最 有發(fā)展前途的信息技術(shù)之一。 r f i d 技術(shù)在國外的發(fā)展較早也較快。尤其是在美國、英國、德國、瑞典、 瑞士、日本、南非目前均有較為成熟且先進的r f i d 系統(tǒng)。其中，低頻近距離 r f i d 系統(tǒng)主要集中在1 2 5 k h z 、1 3 5 6 m h z 系統(tǒng)；高頻遠距離r f i d 系統(tǒng)主要集 中在u h f 頻段( 9 0 2 m h z 9 2 8 m h z _ ) 9 1 5 m h z 、2 4 5 g h z 、5 8 g h z 。u h f 頻段的遠距 離r f i d 系統(tǒng)在北美得到了很好的發(fā)展：歐洲的應(yīng)用則以有源2 4 5 g h z 系統(tǒng)得到 了較多的應(yīng)用。5 8 g h z 系統(tǒng)在日本和歐洲均有較為成熟的有源r f i d 系統(tǒng)。 目前r f i d 智能卡天線制造以蝕刻沖壓天線為主，其材料一般為鋁或者銅， 隨著新型導(dǎo)電油墨的開發(fā)，印刷天線的優(yōu)勢越來越突出。r f i d 智能卡封裝以低 溫倒裝鍵合工藝為主，也出現(xiàn)了流體自裝配、振動裝配等新的智能卡封裝工藝。 中國低成本、高可靠性的智能卡制造裝備和封裝工藝正在研發(fā)中。 1 2 2r f i d 技術(shù)發(fā)展的趨勢 近年來，r f i d 技術(shù)已經(jīng)在社會眾多領(lǐng)域開始應(yīng)用，對改善人們的生活質(zhì)量、 提高企業(yè)經(jīng)濟效益、加強公共安全以及提高社會信息化水平產(chǎn)生了重要影響。根 據(jù)預(yù)測，r f i d 智能卡技術(shù)將在未來逐漸開始大規(guī)模應(yīng)用。在未來的幾年中，r f i d 技術(shù)將繼續(xù)保持高速發(fā)展的勢頭。電子智能卡、讀寫器、系統(tǒng)集成軟件、公共服 務(wù)體系、標(biāo)準(zhǔn)化等方面都將取得新的進展。隨著關(guān)鍵技術(shù)的不斷進步，r f i d 產(chǎn) 品的種類將越來越豐富，應(yīng)用和衍生的增值服務(wù)也將越來越廣泛。 r f i d 芯片設(shè)計與制造技術(shù)的發(fā)展趨勢是芯片功耗更低，作用距離更遠，讀 寫速度與可靠性更高，成本不斷降低。芯片技術(shù)將與應(yīng)用系統(tǒng)整體解決方案緊密 碩士學(xué)位論文 結(jié)合。 r f i d 智能卡封裝技術(shù)將和印刷、造紙、包裝等技術(shù)結(jié)合，導(dǎo)電油墨印制的 低成本智能卡天線、低成本封裝技術(shù)將促進r f i d 智能卡的大規(guī)模生產(chǎn)，并成為 未來一段時間內(nèi)決定產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度的關(guān)鍵因素之一。 r f i d 技術(shù)的發(fā)展，一方面受到應(yīng)用需求的驅(qū)動，另一方面r f i d 的成功應(yīng) 用反過來又極大地促進了應(yīng)用需求的擴展。從技術(shù)角度說，r f i d 技術(shù)的發(fā)展體 現(xiàn)在若干關(guān)鍵技術(shù)的突破。從應(yīng)用角度來說，r f i d 技術(shù)的發(fā)展目的在于不斷滿 足日益增長的應(yīng)用需求。 1 3r f i d 智能卡可靠性的重要性 產(chǎn)品可靠性是全面質(zhì)量管理所涉及的主要領(lǐng)域之一。一個可靠的產(chǎn)品應(yīng)該是 在整個使用期間能夠執(zhí)行設(shè)計要求功能的產(chǎn)品，可靠性是一種質(zhì)量特性，它體現(xiàn) 了當(dāng)今的購買者對產(chǎn)品的一種主要要求?？煽啃允且环N綜合性的技術(shù)，應(yīng)該從成 本性能、顧客的要求及公司的水平等方面綜合考慮。r f i d 智能卡是r f i d 系統(tǒng) 中數(shù)據(jù)載體，是系統(tǒng)的核心部分之一。為了在識別過程中能夠正確有效的識別所 需的信息，就要保證所使用的智能卡產(chǎn)品有較高的可靠性和良好的性能，從而滿 足用戶的需求。因此，我們需要從智能卡設(shè)計、成品及實際應(yīng)用進行分析，使整 個流程中保證智能卡有較高的可靠性，使整個r f i d 系統(tǒng)能夠正常運轉(zhuǎn)。 1 4 本文的設(shè)計思想及主要內(nèi)容 r f i d 系統(tǒng)中，其數(shù)據(jù)載體一一智能卡射頻卡是近年來研究的重點。為了保 證r f i d 系統(tǒng)中數(shù)據(jù)能夠保存足夠長的時間，方便用戶隨時寫入和讀取，具有高 可靠性的智能卡是關(guān)鍵因素。為了保證智能卡具有較高的可靠性，我們必須從其 設(shè)計、成品及實際使用過程中滿足其高可靠性的要求。這就要求我們充分了解智 能卡的結(jié)構(gòu)、工作原理和使用環(huán)境，從而在設(shè)計之初起就保證其具有高的可靠性。 在智能卡的設(shè)計之初，要了解其結(jié)構(gòu)和功能，保證每個單元都具有較高的可 靠性。通過理論設(shè)計，我們能對所要設(shè)計的智能卡進行可靠性估計，預(yù)計其壽命： 對生產(chǎn)出來的智能卡成品，充分考慮其使用環(huán)境是一個重要的問題。通過一系列 的試驗來模擬其使用過程中可能遇到的環(huán)境條件和應(yīng)力( 包括高溫、低溫、潮濕、 電磁場、沖擊、振動等) ，來判斷其是否具有較高的可靠性，這也是評價所生產(chǎn) 的一個批次的智能卡是否具有較高可靠性的十分有效的途徑；對于實際使用中的 智能卡，為了保證智能卡的讀取滿足用戶的要求，則要對智能卡的使用進行全面 評價( 包括工作范圍、角度、移動速度、沖突等) 。 本論文所做的工作包括： r f i d 智能卡可靠性試驗評價技術(shù)的研究 1 了解智能卡內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作原理，在設(shè)計之初對智能卡功能模塊進行 整體可靠性預(yù)計，使其滿足較高的可靠性要求。 2 對于智能卡成品及其電路模塊，結(jié)合集成電路的測試和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)( 如 g j b 5 4 8 a 、m i l s t d - 8 8 3 g 等) ，進行一系列的可靠性試驗，制定試驗的具體方 案，保證生產(chǎn)批次的智能卡具有較高的可靠性。 3 對智能卡的使用中的可靠性讀取進行研究，包括工作范圍、角度、移動 速度、多個智能卡的讀取及沖突、重疊的測試。著重研究了具有代表性的 8 6 0 9 6 0 m h z 智能卡防沖突算法。通過以上研究和測試，評價r f i d 系統(tǒng)讀取率， 為用戶實際應(yīng)用提供重要的參考依據(jù)。 碩士學(xué)位論文 第2 章射頻識別技術(shù)及智能卡 2 1 射頻識別技術(shù)概述 射頻識別技術(shù)( r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o nr f i d ) 是一種非接觸的自動識 別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號和空間耦合( 電感或電磁耦合) 傳輸特性，實 現(xiàn)對被識別物體的自動識別。作為條形碼的無線版本，r f i d 技術(shù)具有條形碼所 不具備的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離大、智能卡上數(shù)據(jù)可以加 密、存儲數(shù)據(jù)容量更大、存儲信息更改自如等優(yōu)點，已經(jīng)被世界公認(rèn)為本世紀(jì)十 大重要技術(shù)之一，在生產(chǎn)、零售、物流、交通等各個行業(yè)有著廣闊的應(yīng)用前景。 一個最基本的r f i d 系統(tǒng)，一般包括以下幾個部份：一個載有目標(biāo)物相關(guān)信 息的智能卡、在讀寫器及r f i d 單元間傳輸r f 信號的天線、一個接收從r f i d 單元 上返回的r f 信號并將解碼的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C系統(tǒng)以供處理的讀寫器。智能卡、 天線、讀寫器及主機可局部或全部集成為一個整體，或集成為少數(shù)的部件。不同 制造商有各自不同的集成方法。( 在以上基本配置之外，還應(yīng)包括相應(yīng)的應(yīng)用軟 件) 。 由于r f i d 的應(yīng)用層面已經(jīng)越來越普遍，已逐漸成為企業(yè)提高物流供應(yīng)鏈管 理水平、降低成本、企業(yè)管理信息化、參與國際經(jīng)濟大循環(huán)、增強競爭能力不可 缺少的技術(shù)工具和手段。目前全世界已經(jīng)安裝了約5 0 0 0 個r f i d 系統(tǒng)，但主要用 于寵物與野生動物跟蹤、公路和停車收費等有限的領(lǐng)域。但事實上，r f i d 還有 望在高速公路自動收費及交通管理、門禁保安、r f i d 卡收費、生產(chǎn)線自動化、 倉儲管理、汽車防盜、防偽、電子物品監(jiān)視系統(tǒng)、火車和貨運集裝箱的識別、物 流管理、生產(chǎn)線追蹤等領(lǐng)域大展身手；門禁控制、電子報站系統(tǒng)、航空包裹識別、 汽車防盜器、文檔追蹤管理、包裹追蹤識別、畜牧業(yè)、后勤管理、移動商務(wù)、產(chǎn) 品防偽、運動計時、票證管理中也將得到廣泛應(yīng)用。 2 2 射頻識別技術(shù)的基本原理 最基本的射頻識別系統(tǒng)由三部分組成： 1 智能卡射頻卡( t a g ，即應(yīng)答器) ：由耦合元件及芯片組成，智能卡含有內(nèi) 置天線，用于和讀寫器天線問進行通信。 2 讀寫器：讀取( 在讀寫卡中還可以寫入) 智能卡信息的設(shè)備。 3 天線：在智能卡和讀寫器間傳遞射頻信號。 系統(tǒng)的基本工作流程是：讀寫器通過發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號，當(dāng) r f i d 智能卡?？啃栽囼炘u價技術(shù)的研究 智能卡進入發(fā)射天線工作區(qū)域時產(chǎn)生感應(yīng)電流，智能卡獲得能量被激活；智能卡 將自身編碼等信息通過卡內(nèi)置發(fā)送天線發(fā)送出去；系統(tǒng)接收天線接收到從智能卡 發(fā)送來的載波信號，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到讀寫器，讀寫器對接收的信號進行解調(diào) 和解碼，然后送到后臺主系統(tǒng)進行相關(guān)處理；主系統(tǒng)根據(jù)邏輯運算判斷該卡的合 法性，針對不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號控制執(zhí)行機構(gòu)動作。 不同的射頻識別系統(tǒng)雖然在耦合方式( 電感一電磁) 、通信流程( f d x ，h d x ，s e q ) ， 數(shù)據(jù)傳輸方法( 負(fù)載調(diào)制、反向散射、高次諧波) 以及頻率范圍等方面有根本的區(qū) 別，但所有的讀寫器在功能原理上，以及由此決定的設(shè)計構(gòu)造上都很相似。所有 讀寫器均可簡化為高頻接口和控制單元兩個基本模塊。 高頻接口包含發(fā)送器和接收器，其功能包括：產(chǎn)生高頻發(fā)射功率以啟動智能 卡并提供能量；對發(fā)射信號進行調(diào)制，用于將數(shù)據(jù)傳送給智能卡；接收并解調(diào)來 自智能卡的高頻信號。不同射頻識別系統(tǒng)的高頻接口設(shè)計具有一些差異。 讀寫器的控制單元的功能包括：與應(yīng)用系統(tǒng)軟件進行通信，并執(zhí)行應(yīng)用系統(tǒng) 軟件發(fā)來的命令；控制與智能卡的通信過程( 主一從原則) ；信號的編解碼。對一 些特殊的系統(tǒng)還有執(zhí)行防碰撞( 防沖突) 算法，對智能卡與讀寫器問要傳送的數(shù)據(jù) 進行加密和解密，以及進行智能卡和讀寫器問的身份驗證等附加功能。 射頻識別系統(tǒng)的讀寫距離是一個很關(guān)鍵的參數(shù)。目前，長距離射頻識別系統(tǒng) 的價格還很貴，因此尋找提高其讀寫距離的方法很重要。影響智能卡讀寫距離的 因素包括天線工作頻率、讀寫器的r f 輸出功率、讀寫器的接收靈敏度、智能卡 的功耗、天線及諧振電路的q 值、天線方向、讀寫器和智能卡的耦合度，以及智 能卡本身獲得的能量及發(fā)送信息的能量等。大多數(shù)系統(tǒng)的讀取距離和寫入距離是 不同的，寫入距離大約是讀取距離的4 0 8 0 比3 。 典型的射頻識別系統(tǒng)見圖2 1 。智能卡的電氣部分由天線和專用集成電路組 成?？▋?nèi)的天線是幾組繞線線圈，適合封裝到卡片中，卡片的專用集成電路由一 個高速的r f 接口、一個控制單元和一個e e p r o m 組成。 圈；眥i 網(wǎng)i 墾 ；l 一 潛稍iii 、7 圖2 1r f i d 系統(tǒng)工作圖 智能卡的讀寫原理是：讀寫器向智能卡發(fā)射一組固定頻率的電磁波，在電磁 波的激勵下，l c 諧振電路產(chǎn)生共振( 卡內(nèi)有l(wèi) c 串聯(lián)諧振電路) ，從而使電容內(nèi)有 了電荷：在這個電容的另一端，接有一個單向?qū)ǖ碾娮颖?，將電容?nèi)的電荷送 到另一個電容內(nèi)存儲，當(dāng)所積累的電荷達到2 v 時，此電容可作為電源為其他電 碩士學(xué)位論文 路提供工作電壓，將卡內(nèi)的數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接收讀寫器的數(shù)據(jù)髓1 。 2 - 3r f i d 智能卡 2 3 1 智能卡的基本組成結(jié)構(gòu) r f i d 智能卡電路主要分為天線、高頻界面、微控制單元和e e p r o m 四部分， 如圖2 2 所示。 圖2 2r f i d 智能卡內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖 其中高頻界面中包含有5 個模塊：電源產(chǎn)生模塊從射頻波中產(chǎn)生電路工作電 壓；時鐘產(chǎn)生模塊是一個內(nèi)置的頻率可調(diào)的振蕩器，提供穩(wěn)定可調(diào)的系統(tǒng)時鐘； 保護電路模塊可以防止當(dāng)r f i d 智能卡芯片靠近讀寫器時，天線上的電壓或電源 電壓過高而造成損壞；發(fā)射和接收電路模塊完成讀寫器與智能卡之間的指令接收 和發(fā)射應(yīng)答信號的雙向半雙工的通訊聯(lián)系。微控制單元部分完成智能卡的識別和 執(zhí)行讀寫器的指令，主要有防沖突電路、控制邏輯和存儲器接口三部分口1 。 e e p r o m 單元主要用于存儲數(shù)據(jù)。e e p r o m 中的數(shù)據(jù)在卡片失掉電源后、卡片離 開讀寫器天線的有效工作范圍內(nèi)仍將被保持。用戶所要存儲的數(shù)據(jù)被存放在該單 元中。 2 3 2 智能卡的工作原理 從無線信號向智能卡提供電力的原理因使用頻帶的不同而異。l3 5 6 m h z 以 下的低頻帶是利用“電磁誘導(dǎo)方式”，而u h f 頻帶和2 4 5 g h z 頻帶則是利用“微 波方式”為工作原理的。 “電磁誘導(dǎo)方式 利用線圈間的誘導(dǎo)起電作用產(chǎn)生電流。首先讀寫器的天線 流過電流，在與線圈垂直的方向上產(chǎn)生磁場。這個磁場被智能卡的天線接收，在 智能卡的線圈里產(chǎn)生電力并形成電流，而電流中含有指令和數(shù)據(jù)的信息，所以這 種電流不僅能使智能卡上的半導(dǎo)體芯片工作，而且還可以被芯片分理出其信息成 分來。 “微波誘導(dǎo)方式 的情況是利用天線的誘導(dǎo)起電作用產(chǎn)生電流。這個過程類 似于不裝有電池的礦石收音機。在礦石收音機里，天線在空中拾取到電波在天線 里形成的含有聲音信號的電流。微波方式的智能卡與礦石收音機不同之處在于僅 r f i d 智能卡可靠性試驗評價技術(shù)的研究 能接受某個固定頻帶的電波，并且接收到的電波在天線里形成含有數(shù)據(jù)信號的電 流。在半導(dǎo)體芯片中再將數(shù)據(jù)成份提取出來。 2 3 3 智能卡的分類 按照不同的方式，智能卡有以下幾種方式： 1 根據(jù)智能卡工作頻率的不同通?？煞譃榈皖l( 3 0 k h z 3 0 0 k h z ) 、中頻 ( 3 m h z 3 0 m h z ) 和高頻系統(tǒng)( 3 0 0 m h z 3 g h z ) 。r f i d 系統(tǒng)的常見工作頻率有低頻 1 2 5 k h z 、1 3 4 2 k h z ，中頻1 3 5 6 m h z ，高頻8 6 0 m h z 9 3 0 m h z 、2 4 5 g h z 、5 8 g h z 。 低頻系統(tǒng)的特點是卡內(nèi)保存的數(shù)據(jù)量較少，閱讀距離較短，卡的外形多樣，閱讀 天線方向性不強等。主要用于短距離、低成本的應(yīng)用中，如多數(shù)的門禁控制、校 園卡、煤氣表、水表等；中頻系統(tǒng)則用于需傳送大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用系統(tǒng)；高頻系統(tǒng) 的特點是智能卡及閱讀器成本均較高，智能卡保存的數(shù)據(jù)量較大，閱讀距離較遠 ( 可達十幾米) ，適應(yīng)物體高速運動，性能好。閱讀天線及智能卡天線均有較強的 方向性，但其天線寬波束方向較窄且價格較高，主要用于需要較長的讀寫距離和 高讀寫速度的場合，多在火車監(jiān)控、高速公路收費等系統(tǒng)中應(yīng)用。 2 根據(jù)智能卡的有源和無源又可分為有源智能卡的和無源智能卡。有源智 能卡使用卡內(nèi)電流的能量、識別距離較長，可達十幾米，但是它的壽命有限( 3 1 0 年) ，且價格較高；無源智能卡不含電池，它接收到閱讀器( 讀出裝置) 發(fā)出的微 波信號后，利用閱讀器發(fā)射的電磁波提供能量，一般可做到免維護、重量輕、體 積小、壽命長、較便宜，但它的發(fā)射距離受限制，一般是幾十厘米，且需要閱讀 器的發(fā)射功率大。 3 根據(jù)智能卡調(diào)制方式的不同還可分為主動式( a c t i v et a g ) 和被動式( p a s s i v e t a g ) 。主動式的智能卡用自身的射頻能量主動地發(fā)送數(shù)據(jù)給讀寫器，主要用于有 障礙物的應(yīng)用中，距離較遠( 可達3 0 米) ；被動式的智能卡，使用調(diào)制散射方式發(fā) 射數(shù)據(jù)，它必須利用閱讀器讀寫器的載波調(diào)制自己的信號，適宜在門禁或交通的 應(yīng)用中使用。 4 根據(jù)智能卡的不同可分為可讀寫卡( r w ) 、一次寫入多次讀出卡( w o r m ) 和只讀卡( r o ) 。r w 卡一般比w o r m 卡和r o 卡貴得多，如電話卡、信用卡等； w o r m 卡是用戶可以一次性寫入的卡，寫入后數(shù)據(jù)不能改變，比r w 卡要便宜； r o 卡存有一個唯一的號碼，不能逐改，保證了安全性。 5 按作用距離可分為密耦合卡( 作用距離小于1 厘米) 、近耦合卡( 作用距離小 于1 5 厘米) 、疏耦合卡( 作用距離約1 米) 和遠距離卡( 作用距離從1 米到l o 米，甚至 更遠) 。 2 3 4 智能卡識別的優(yōu)點 和傳統(tǒng)條形碼識別技術(shù)相比，智能卡有以下優(yōu)勢： 碩士學(xué)位論文 1 快速掃描：條形碼一次只能有一個條形碼受到掃描；r f i d 辨識器可同時 辨識讀取數(shù)個智能卡。 2 體積小型化、形狀多樣化：r f i d 在讀取上并不受尺寸大小與形狀限制， 不需為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質(zhì)。此外，智能卡更可往 小型化與多樣形態(tài)發(fā)展，以應(yīng)用于不同產(chǎn)品。 3 抗污染能力和耐久性：傳統(tǒng)條形碼的載體是紙張，因此容易受到污染， 但r f i d 對水、油和化學(xué)藥品等物質(zhì)具有很強抵抗性。此外，由于條形碼是附于 塑料袋或外包裝紙箱上，所以特別容易受到折損；r f i d 卷標(biāo)是將數(shù)據(jù)存在芯片 中，因此可以免受污損。 4 可重復(fù)使用：現(xiàn)今的條形碼印刷上去之后就無法更改，智能卡則可以重 復(fù)地新增、修改、刪除r f i d 卷標(biāo)內(nèi)儲存的數(shù)據(jù)，方便信息的更新。 5 穿透性和無屏障閱讀：在被覆蓋的情況下，r f i d 能夠穿透紙張、木材和 塑料等非金屬或非透明的材質(zhì)，并能夠進行穿透性通信。而條形碼掃描機必須在 近距離而且沒有物體阻擋的情況下，才可以辨讀條形碼。 6 數(shù)據(jù)的記憶容量大：一維條形碼的容量是5 0 b y t e s ，二維條形碼最大的容 量可儲存2 3 0 0 0 字符，r f i d 最大的容量則有數(shù)兆比特。隨著記憶載體的發(fā)展， 數(shù)據(jù)容量也有不斷擴大的趨勢。未來物品所需攜帶的資料量會越來越大，對卷標(biāo) 所能擴充容量的需求也相應(yīng)增加。 7 安全性：由于r f i d 承載的是電子式信息，其數(shù)據(jù)內(nèi)容可經(jīng)由密碼保護， 使其內(nèi)容不易被偽造及變造。 近年來，r f i d 因其所具備的遠距離讀取、高儲存量等特性而備受矚目。它 不僅可以幫助一個企業(yè)大幅提高貨物、信息管理的效率，還可以讓銷售企業(yè)和制 造企業(yè)互聯(lián)，從而更加準(zhǔn)確地接收反饋信息，控制需求信息，優(yōu)化整個供應(yīng)鏈。 2 4 本章小結(jié) 本章闡述了射頻識別技術(shù)的基本概念及工作原理。對智能卡的結(jié)構(gòu)、工作原 理、分類及優(yōu)點進行了介紹。射頻識別技術(shù)必將替代條形碼識別技術(shù)被廣泛應(yīng)用 到物品識別和物流領(lǐng)域中。 r f i d 智能卡可靠性試驗評價技術(shù)的研究 第3 章智能卡可靠性預(yù)計 3 1 可靠性概述 產(chǎn)品可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的時期內(nèi)，在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時間內(nèi)完 成規(guī)定功能的能力。這里的產(chǎn)品，是指作為單獨研究和分別試驗的對象的任何元 器件、設(shè)備和系統(tǒng)。不難看出，產(chǎn)品的可靠性的高低，必須是在規(guī)定的時期內(nèi)， 在規(guī)定的條件下，按完成規(guī)定功能的大小來衡量。如果離開了這三個“規(guī)定”， 就失去了衡量可靠性高低的前提。 規(guī)定的條件是指產(chǎn)品所處的使用環(huán)境與維護條件，包括機械條件、氣候條件、 生物條件、物理條件和使用維護條件等。這是對可靠性附加的第一種約束條件。 由于這些條件對產(chǎn)品失效都有影響，條件變化了，產(chǎn)品可靠性也就隨著變化，因 此，只能在規(guī)定的條件下談產(chǎn)品可靠性。 規(guī)定的時期是指產(chǎn)品存儲期，規(guī)定的時間是指產(chǎn)品執(zhí)行任務(wù)的時間，這是對 可靠性附加的第二種約束條件，也是最重要的約束條件。由于產(chǎn)品交付使用后， 會受到各種環(huán)境應(yīng)力的影響，可靠性隨著時間的延長而逐步下降。不同的時期和 不同的時間，對產(chǎn)品失效的影響也不相同。產(chǎn)品在規(guī)定的存儲期內(nèi)，一般都應(yīng)是 可靠的，但超出存儲期使用，問題就比較多。 規(guī)定的功能是指產(chǎn)品設(shè)計文件上對產(chǎn)品規(guī)定的技術(shù)性能，這是對可靠性附加 的第三個約束條件。各個產(chǎn)品在系統(tǒng)中承擔(dān)著不同的任務(wù)，有著不同的功能。產(chǎn) 品完成了規(guī)定的功能要求就算是可靠的，否則就是不可靠的。完成功能的能力， 通常表示可靠性的定性要求。完成功能的概率，通常表示可靠性的定量要求，是 可靠性大小的度量。 3 2 可靠性預(yù)計 可靠性預(yù)計是產(chǎn)品可靠性從定性考慮轉(zhuǎn)為定量考慮的關(guān)鍵，也是實施可靠性 工程的基礎(chǔ)。在方案研究和工程設(shè)計階段，對產(chǎn)品可靠性指標(biāo)的確定、對產(chǎn)品所 包含的子系統(tǒng)、組件乃至元器件的可靠性指標(biāo)的分配，以及對如何改進設(shè)備使之 達到指標(biāo)要求的可靠性水平等工作，都必須反復(fù)進行可靠性預(yù)計。可靠性預(yù)計是 指產(chǎn)品在設(shè)計階段，根據(jù)產(chǎn)品使用的元器件、功能、使用環(huán)境以及它們的相互關(guān) 系推測產(chǎn)品未來工作狀況的方法。 開展可靠性預(yù)計工作，是確保設(shè)計、生產(chǎn)具備規(guī)定可靠性指標(biāo)產(chǎn)品的指導(dǎo)性 和基礎(chǔ)性工作。首先將產(chǎn)品可靠性指標(biāo)自上而下逐次地分配到產(chǎn)品的各個層次， 碩士學(xué)位論文 借此落實相應(yīng)層次的可靠性要求，并使整體與各部分之間的可靠性相互協(xié)調(diào)，盡 量做到既避免出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)又避免局部“質(zhì)量過?！倍鴰砝速M?？煽啃灶A(yù)計則 是自上而下地預(yù)計產(chǎn)品各層次的可靠性參數(shù)，判斷各層次設(shè)計是否滿足分配的可 靠性指標(biāo)。只有各層次的可靠性分別達到分配的要求，才能保證產(chǎn)品可靠性指標(biāo) 得以實現(xiàn)。對未達到分配指標(biāo)要求的設(shè)計，則能發(fā)現(xiàn)其可靠性薄弱環(huán)節(jié)、設(shè)計上 的隱患及提供可選擇的糾正措施，并依此改進設(shè)計值至滿足指標(biāo)要求為止。 建立可靠性模型的目的是為了分配、預(yù)計和評估產(chǎn)品的可靠性。根據(jù)可靠性 模型、工作循環(huán)和任務(wù)時間等信息，擬定數(shù)學(xué)表達式或計算機程序，利用這些表 達式和程序，以及相應(yīng)的故障率和成功概率的數(shù)據(jù)，可進行基本可靠性和任務(wù)可 靠性的分配、預(yù)計和評估。 在產(chǎn)品設(shè)計初期就應(yīng)建立產(chǎn)品可靠性模型，以有助于設(shè)計評審，并為產(chǎn)品的 可靠性分配、預(yù)計和擬定糾正措施的優(yōu)先順序提供依據(jù)。當(dāng)產(chǎn)品設(shè)計、環(huán)境要求、 應(yīng)力數(shù)據(jù)、故障率數(shù)據(jù)或壽命剖面發(fā)生重大變化時，應(yīng)及時修改可靠性模型。 3 3 可靠性預(yù)計所能考慮的因素 電子產(chǎn)品可靠性預(yù)計過程中所能考慮進的因素主要有：設(shè)備的復(fù)雜程度、設(shè) 備的工作環(huán)境、設(shè)備的安裝工藝( 貼裝工藝，插裝工藝，波峰焊，回流焊等) 、器 件質(zhì)量等級、器件結(jié)構(gòu)、器件熱應(yīng)力、器件電應(yīng)力等。但是，可靠性預(yù)計無法全 面反映技術(shù)工藝對可靠性的影響，可靠性預(yù)計的結(jié)果反映的是產(chǎn)品技術(shù)成熟、工 藝穩(wěn)定狀態(tài)下的固有可靠性水平?？煽啃灶A(yù)計實際上有三個隱含的假設(shè)： 1 由分立元器件的故障率而獲得整個系統(tǒng)的故障率。假設(shè)元器件故障的產(chǎn) 生過程是獨立、不相關(guān)的，不受其他元器件的影響。 2 生產(chǎn)中引入的制造缺陷，如虛焊、操作不當(dāng)造成器件的損傷，以及器件 缺陷等問題，在環(huán)境應(yīng)力篩選中已經(jīng)剔除了。換言之，系統(tǒng)已處于浴盆曲線的隨 機故障期。 3 器件、設(shè)備一直處于設(shè)計預(yù)期的工作應(yīng)力下。事實上，受內(nèi)外部干擾的 影響，常常會偏離預(yù)期的工作狀態(tài)，造成過應(yīng)力，引起損傷?？梢钥闯觯陨霞?設(shè)是有條件成立的，可靠性預(yù)計模型事實上也是一個較為“理想的模型。 3 4 可靠性預(yù)計模型 3 4 1 可靠性預(yù)計模型的組成 可靠性模型包括可靠性框圖和可靠性數(shù)學(xué)模型二項內(nèi)容?？煽啃钥驁D應(yīng)與產(chǎn) 品的工作原理圖及功能框圖相協(xié)調(diào)，功能框圖表示產(chǎn)品中各單元之間的功能關(guān) 系，而原理圖則表示產(chǎn)品各單元之間的物理關(guān)系?？煽啃钥驁D用來簡明扼要、直 r f i d 智能卡可靠性試驗評價技術(shù)的研究 觀地描述產(chǎn)品為完成任務(wù)的各種組合( 串并聯(lián)框圖) 。為了編制可靠性框圖必須全 面了解產(chǎn)品完成任務(wù)的定義及使用的任務(wù)剖面，并給出一般的和專門的假設(shè)。 可靠性數(shù)學(xué)模型從數(shù)學(xué)上建立可靠性框圖與時間、事件和故障率數(shù)據(jù)的關(guān) 系。這種模型的“解”就是所預(yù)計的產(chǎn)品可靠性。因此，可靠性數(shù)學(xué)模型應(yīng)能根 據(jù)可靠性試驗和其他有關(guān)試驗信息、產(chǎn)品配置、任務(wù)參數(shù)和使用限制等的變化進 行及時修改；可靠性數(shù)學(xué)模型的輸入和輸出應(yīng)與產(chǎn)品分析模型的輸入和輸出關(guān)系 相一致。根據(jù)用途，可靠性模型可分為基本可靠性模型和任務(wù)可靠性模型。 3 4 2 可靠性預(yù)計模型的基本類別 1 串聯(lián)模型 系統(tǒng)中的下屬幾個組件全部工作正常時，系統(tǒng)才正常；當(dāng)系統(tǒng)中有一個或一 個以上的組件失效時，系統(tǒng)就失效，這樣的系統(tǒng)就稱串聯(lián)系統(tǒng)。串聯(lián)系統(tǒng)的可靠 性框圖，就是下屬幾個組件的串聯(lián)圖。設(shè)系統(tǒng)下屬組件的可靠度分別為，1 ，2 ， ，n ，串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度為尺。，用s 。和分別表示系統(tǒng)和單元的正常工作狀態(tài)，則 根據(jù)串聯(lián)系統(tǒng)的定義，串聯(lián)系統(tǒng)中正常事件是“交”的關(guān)系，邏輯上為“與”的 關(guān)系，系統(tǒng)要正常工作，必須各子系統(tǒng)都正常工作，則有： s ，= 墨n s 2n n s 。 ( 3 1 ) 系統(tǒng)正常工作的概率為各單元概率之積，因此 只p ，) = 兀只p ， ( 3 2 ) f = l 由于只= 尺。o ) ，( s ) = l ( ，) 所以得到： r ，= 1 b = 兀 f - 1 ( 3 3 ) 圖3 1 串聯(lián)模型 一般情況下，可靠度是任務(wù)時間的函數(shù)，即尺。應(yīng)表示為尺。( ，) ，i 應(yīng)表示為，( ，) 。 對于指數(shù)： i ( ，) = p 一卻( f - 1 ，2 ，刀)( 3 4 ) 所以有： ，( ，) ：p 俐( 3 5 ) | 馮| ， ，( ，) = p o “7 ( 3 5 ) 碩士學(xué)位論文 即 允= 丑 ( 3 6 ) 扛l 1 腳= _ _ ( 3 7 ) j = l 以上，為系統(tǒng)的任務(wù)時間，r 。( ，) 為系統(tǒng)的可靠度，a 為系統(tǒng)的等效故障率。 m 他f 為系統(tǒng)的平均故障間隔時間，i ( ，) 為第f 個單元的可靠度，a ，為第f 個單元的 失效率。 2 并聯(lián)模型 系統(tǒng)中的幾個下屬組件，只要其中一個工作正常，則系統(tǒng)就正常工作，只有 全部組件都失效時，系統(tǒng)才失效，這樣的系統(tǒng)就稱并聯(lián)系統(tǒng)。并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性 方框圖為療個組件的并聯(lián)圖。設(shè)組成組件的可靠度分別為，i ，2 ，n ，相應(yīng)組 件的失效( 故障) 概率分別為g l ，9 2 g n ，并設(shè)并聯(lián)系統(tǒng)的失效( 故障) 概率為q 。，用 s 和s 分別表示系統(tǒng)和單元的正常工作狀態(tài)，用只和一表示系統(tǒng)和單元不正常工 作，則依據(jù)并聯(lián)系統(tǒng)的定義，并聯(lián)系統(tǒng)中不正常事件是“交 的關(guān)系，邏輯上為 “與 的關(guān)系，系統(tǒng)要不正常工作，必須各子系統(tǒng)都不正常工作，則有： 墨= 互n 咒nen n 乞( 3 8 ) 系統(tǒng)不正常工作的概率為各單元不正常工作概率之積，因此： 只= 髖) = 兀f 豳， ( 3 9 ) j - l 由于e = q ( ，) ，e ( 墨) = g ，( f ) ，所以有： q = g l 紛g 。= 兀( 1 一) ( 3 1 0 ) f = l 并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度尺。為： r ，= l q = 1 一兀吼= 1 - n ( 1 一) ( 3 1 1 ) ，= l，_ l 對于指數(shù)分布，若失效率用a 表示，則 m ，i b f = 鬈r s d t 療111 2 善砉一。毛南t “- 1 廣一萬舌甄智五，l 與幺丑+ 五， 、7 + 如+ + 丸 ( 3 1 2 ) ( 3 1 3 ) r f i d 智能卡可靠性試驗評價技術(shù)的研究 圖3 2 并聯(lián)模型 3 5r f i d 智能卡可靠性預(yù)計模型 3 5 1 集成電路可靠性預(yù)計理論 結(jié)合集成電路設(shè)計及生產(chǎn)工藝和特點，集成電路的失效類型與諸影響因素的 關(guān)系可以歸納如圖3 3 所示。工藝質(zhì)量、芯片材料和外殼質(zhì)量因素指器件裝機使 用前，在原材料選擇及芯片制造、篩選、檢驗過程中的質(zhì)量控制等級和生產(chǎn)技術(shù)、 工藝成熟程度。在預(yù)計模型中用幻和死來描述其對失效率的影響。 圖3 3 集成電路失效類型及其影響因素 電應(yīng)力和結(jié)溫因素指器件工作時由于功耗使結(jié)溫升高以及c m o s 電路工作 電壓變化時對電路失效率的影響，在模型中用萬7 和巧礦來表示。 電路復(fù)雜程度是指組成電路的門數(shù)或晶體管數(shù)或位數(shù)的多少，其對i 類失效 的影響在模型中以c l 表示，對i i 類失效的影響在模型中以c 2 表示；電路封裝 形式是指電路的外殼類型、引出端數(shù)及封裝工藝，其對電路失效的影響在模型中 以c a 表示。 環(huán)境應(yīng)力因素是指除電、熱應(yīng)力外，器件在工作中所承受的周圍環(huán)境應(yīng)力( 如 振動、沖擊、水汽、鹽霧、霉菌) 對電路失效率的影響，在模型中用珊來表示。 碩士學(xué)位論文 集成電路的失效可認(rèn)為是上述兩類失效中的一種或兩種。因此，集成電路可 靠性與上述兩類失效的關(guān)系可用串聯(lián)模型來描述。對于進入浴盤曲線底部偶然失 效期的失效分布可用指數(shù)函數(shù)來描述，集成電路的失效率近似為一個與時間無關(guān) 的常數(shù)a p 。 五p = 乃( ，死，坼，亂，c 1 ) + 厶( ，死，萬pc 2 ，c 口) ( 3 1 4 ) 式( 3 1 4 ) 中：2 i 一第1 類失效的失效率；a 。一第1 i 類失效的失效率。括號內(nèi)是相應(yīng) 的影響因素。按統(tǒng)計分析原則，相關(guān)的因子在模型中只選取一個。因而， 允p = 萬q 萬l 萬丁萬礦c l + ( c 2 + c j ) 萬f 】 ( 3 1 5 ) 式( 3 15 ) 中：c 2 與電路規(guī)模( 復(fù)雜度) 有關(guān)，電路規(guī)模越大，內(nèi)引線鍵合面積越小， 內(nèi)引線直經(jīng)越小，臺階多，金屬層連線越窄，氧化層越薄，因而電路承受環(huán)境應(yīng) 力的能力越差；c 3 是指外殼受環(huán)境應(yīng)力的作用而出現(xiàn)的失效，它與封裝形式、 功能管腿數(shù)有關(guān)；c 2 和c l 是相對獨立的，在模型中采用和的形式n 6 3 。 3 5 2r f i d 智能卡可靠性預(yù)計模型的建立 由第2 章可知，r f i d 智能卡電子部分由天線、高頻界面、微控制單元、 e e p r o m 構(gòu)成，如果其中一部分失效，r f i d 智能卡就會失效，根據(jù)3 3 2 節(jié)可 靠性預(yù)計模型的結(jié)構(gòu)，r f i d 智能卡的可靠性模型可用圖3 4 串聯(lián)模型來描述n 1 4 】 l ! ! 釜! k 重h 翌怔 i ( a n t e n n a ) ll ( r f a f e ) i ( m c u ) 【i 圖3 4r f i d 智能卡的可靠性串聯(lián)模型 對于智能卡中的每一部分，其壽命服從指數(shù)分布，其可靠性分布函數(shù)為： r = p ，其中名為失效率。而串聯(lián)系統(tǒng)可靠性數(shù)學(xué)模型為： r ( f ) = 兀r ) i - l 那么對于r f i d 智能卡其可靠性模型的數(shù)學(xué)描述為： ( 3 1 6 ) ( 3 1 7 ) r ，c = 尺 z 臥w i 尺腰r 塒u r f ：刪= p 一九刪p 一。肚p 一九刪p 一缸刪 ( 3 1 8 )