目錄CATALOG03010204RFID系統(tǒng)的類型RFID系統(tǒng)的構(gòu)成電子標(biāo)簽的構(gòu)成閱讀器的構(gòu)成052電子標(biāo)簽與閱讀器

第一部分RFID系統(tǒng)的構(gòu)成PART01012RFID系統(tǒng)的基本組成部分是電子標(biāo)簽、閱讀器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，本節(jié)將分析RFID系統(tǒng)的構(gòu)成及各個(gè)模塊的功能。前言3RFID系統(tǒng)的基本組成模塊

RFID系統(tǒng)的基本組成部分是電子標(biāo)簽、閱讀器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖所示：4電子標(biāo)簽

電子標(biāo)簽是RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體，由耦合元件（即天線）和芯片組成，標(biāo)記附加到對象以標(biāo)識目標(biāo)對象并存儲相關(guān)信息。其中，天線具有接收和發(fā)送無線信號的功能，芯片具有存儲和處理信息的功能。每個(gè)電子標(biāo)簽對應(yīng)一個(gè)唯一的電子代碼，該電子代碼存儲著物品的相應(yīng)信息，是識別物品的鑰匙。5閱讀器

閱讀器是一種讀寫電子標(biāo)簽并與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接的設(shè)備，可以讀取或更新電子標(biāo)簽內(nèi)部信息。6計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)又稱中央信息處理系統(tǒng)，它由基本硬件和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組成。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)通信的中心，可以對射頻信號進(jìn)行處理以及進(jìn)行指令發(fā)送、數(shù)據(jù)處理等操作。例如，該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以運(yùn)行在多個(gè)閱讀器和多個(gè)電子標(biāo)簽上，可以實(shí)現(xiàn)對多個(gè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)信號處理。7射頻識別系統(tǒng)的工作原理（1）

射頻識別系統(tǒng)的工作原理是：閱讀器通過天線發(fā)送特定頻率的射頻信號，當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入有效工作區(qū)時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電流獲取能量，電子標(biāo)簽被激活，電子標(biāo)簽通過內(nèi)置射頻天線發(fā)送自己的編碼信息。閱讀器的接收天線獲取電子標(biāo)簽發(fā)送的調(diào)制信號，通過天線調(diào)節(jié)器發(fā)送給閱讀器信號處理模塊，解碼后將有效信息發(fā)送到后臺計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理。8射頻識別系統(tǒng)的工作原理（2）

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算識別電子標(biāo)簽的身份，并據(jù)此進(jìn)行相應(yīng)的處理和控制，最后從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)送命令信號控制閱讀器完成相應(yīng)的讀寫操作。9RFID系統(tǒng)PC端的數(shù)據(jù)流

在特定的應(yīng)用場景下，需要在RFID系統(tǒng)的PC端開發(fā)并安裝相應(yīng)的應(yīng)用軟件系統(tǒng)，用于產(chǎn)品管理和數(shù)據(jù)管理。PC端的數(shù)據(jù)流如圖所示。10RFID系統(tǒng)PC端的數(shù)據(jù)流

在特定的應(yīng)用中，PC應(yīng)用軟件可以操作并發(fā)送相應(yīng)的指令。閱讀器接收到信號后，通過天線發(fā)送給電子標(biāo)簽，讀取電子標(biāo)簽的信息或?qū)懭腚娮訕?biāo)簽。11

第二部分RFID系統(tǒng)的類型PART020212根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，RFID系統(tǒng)可以分為不同的類型，本節(jié)主要分析各個(gè)類型的RFID系統(tǒng)的分類及特征。前言13按照電子標(biāo)簽是否有供電的RFID系統(tǒng)的分類

根據(jù)電子標(biāo)簽的供電方式，RFID系統(tǒng)可分為無源RFID系統(tǒng)、有源RFID系統(tǒng)和半主動RFID系統(tǒng)。相應(yīng)的電子標(biāo)簽分為無源電子標(biāo)簽、有源電子標(biāo)簽和半主動電子標(biāo)簽。14無源RFID系統(tǒng)

在無源RFID系統(tǒng)中，電子標(biāo)簽中沒有電池提供電源，它的能量是通過從閱讀器獲得射頻信號能量來獲得的。電子標(biāo)簽內(nèi)部的電路把獲取的射頻信號的能量轉(zhuǎn)換成能給電子標(biāo)簽內(nèi)部電路供電的直流電。無源電子標(biāo)簽具有環(huán)境要求低、使用壽命長、能滿足不同無線電規(guī)則等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是距離短。另外，由于無源電子標(biāo)簽的能量來自閱讀器，閱讀器需要傳輸大功率，因此無源電子標(biāo)簽不適合快速移動的物體。15有源RFID系統(tǒng)

有源RFID系統(tǒng)是指電子標(biāo)簽內(nèi)裝有電池的系統(tǒng)，可以為電子標(biāo)簽內(nèi)部電路供電。采用有源電源的電子標(biāo)簽由于有電池供電和充足的電源，具有可靠性高、信號傳輸距離長、閱讀器傳輸功率低等優(yōu)點(diǎn)。有源電子標(biāo)簽的缺點(diǎn)是成本高、體積大、應(yīng)用場景有限。16半主動式電子標(biāo)簽

半主動式電子標(biāo)簽以電池為電源，但電池僅用于維持芯片工作電壓和數(shù)據(jù)，電池功耗很小。這種電子標(biāo)簽的能量主要來自閱讀器，具有使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)。17按照頻率的RFID系統(tǒng)的分類

根據(jù)工作頻率的不同，RFID系統(tǒng)可分為低頻RFID系統(tǒng)、高頻RFID系統(tǒng)和微波RFID系統(tǒng)。18低頻RFID系統(tǒng)

低頻RFID系統(tǒng)的工作頻率在30kHz～300kHz之間，典型的工作頻率為125kHz。高頻RFID系統(tǒng)的工作頻率在3MHz～30MHz之間，典型工作頻率為13.56MHz。微波RFID系統(tǒng)的工作頻率大于30MHz，典型工作頻率為5.8GHz。目前，低頻RFID系統(tǒng)技術(shù)相對成熟，主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)量少、距離短的場合。19高頻RFID系統(tǒng)和微波RFID系統(tǒng)

高頻RFID系統(tǒng)技術(shù)也比較成熟，應(yīng)用廣泛，主要用于數(shù)據(jù)量大、距離短的場合。目前，低頻RFID系統(tǒng)和高頻RFID系統(tǒng)技術(shù)都有相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)。微波RFID系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)的熱點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)之一，它可用于多個(gè)電子標(biāo)簽同時(shí)識別的場景，適用于數(shù)據(jù)量大、距離遠(yuǎn)的場合。20按照閱讀器讀取電子標(biāo)簽的方式的RFID系統(tǒng)的分類

根據(jù)閱讀器讀取電子標(biāo)簽的方式，RFID系統(tǒng)可分為主動式RFID系統(tǒng)和被動式RFID系統(tǒng)。21主動式RFID系統(tǒng)

主動式RFID系統(tǒng)是指電子標(biāo)簽主動地向閱讀器發(fā)送信息，閱讀器只需要從電子標(biāo)簽接收信息，而不需要將信息發(fā)送到電子標(biāo)簽。由于電子標(biāo)簽在傳輸信息時(shí)是主動的，因此電子標(biāo)簽的能量只能由電子標(biāo)簽本身的電池提供，而信息可以使用自身的能量發(fā)出。主動式RFID系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是能量來源有保障，信號穩(wěn)定，信號傳輸距離長，缺點(diǎn)是安全性差，使用壽命短，容易對其他電磁設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。22被動式RFID系統(tǒng)

被動式RFID系統(tǒng)包括被動倍頻式和被動反射調(diào)制式兩種。被動倍頻式RFID系統(tǒng)是指電子標(biāo)簽發(fā)送的信號頻率是閱讀器發(fā)送信號頻率的兩倍，閱讀器占據(jù)兩個(gè)頻率位置進(jìn)行讀取和發(fā)送。被動反射調(diào)制式RFID系統(tǒng)是指電子標(biāo)簽發(fā)送的信號頻率與閱讀器發(fā)送的信號頻率相同，閱讀器讀取和發(fā)送數(shù)據(jù)僅占用一個(gè)頻率位置。23按照電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)存儲方式的RFID系統(tǒng)的分類

根據(jù)電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)存儲方式，電子標(biāo)簽可分為只讀電子標(biāo)簽、一次性寫入電子標(biāo)簽和可重寫電子標(biāo)簽。243種類型的電子標(biāo)簽

只讀電子標(biāo)簽內(nèi)只有只讀存儲器，電子標(biāo)簽的信息不能更改。一次性寫入電子標(biāo)簽的內(nèi)部有ROM和RAM，電子標(biāo)簽的信息可以在制造過程中由廠家寫入，也可以由用戶寫入，但只能寫入一次?？芍貙戨娮訕?biāo)簽將需要保存的信息放入內(nèi)部存儲區(qū)域，信息可以重寫而靈活應(yīng)用。25按照閱讀器與電子標(biāo)簽的耦合方式的RFID系統(tǒng)的分類

根據(jù)閱讀器與電子標(biāo)簽的耦合方式，RFID系統(tǒng)可分為感應(yīng)耦合RFID系統(tǒng)和電磁反向散射RFID系統(tǒng)。26感應(yīng)耦合RFID系統(tǒng)

在感應(yīng)耦合RFID系統(tǒng)中，閱讀器和電子標(biāo)簽之間的關(guān)系類似于變壓器，利用交變磁場實(shí)現(xiàn)閱讀器與電子標(biāo)簽之間的能量傳遞，閱讀器與電子標(biāo)簽的距離很近。27電磁反向散射RFID系統(tǒng)

在電磁反向散射RFID系統(tǒng)中，閱讀器與電子標(biāo)簽之間的關(guān)系類似于雷達(dá)。閱讀器發(fā)送的電磁波信號傳送到電子標(biāo)簽后，電子標(biāo)簽會反射部分信號，反射信號將電子標(biāo)簽的信息傳回閱讀器。在電磁反向散射RFID系統(tǒng)中，閱讀器和電子標(biāo)簽之間的距離更大。感應(yīng)耦合RFID系統(tǒng)的能量傳輸基于法拉第電磁感應(yīng)定律，而電磁后向散射RFID系統(tǒng)的能量傳輸則基于電磁波的空間輻射原理。28其它的分類方式

隨著RFID相關(guān)產(chǎn)品的應(yīng)用越來越廣泛，分類方法也在不斷擴(kuò)展。例如，根據(jù)電子標(biāo)簽中嵌入的芯片不同，電子標(biāo)簽可以分為儲存型電子標(biāo)簽、邏輯加密型電子標(biāo)簽和CPU型電子標(biāo)簽。29根據(jù)包裝形式的分類

根據(jù)包裝形式的不同，可分為紙質(zhì)電子標(biāo)簽、鑰匙電子標(biāo)簽、圓形電子標(biāo)簽、卡片電子標(biāo)簽、線形電子標(biāo)簽、塑料電子標(biāo)簽、玻璃管電子標(biāo)簽等。30根據(jù)RFID系統(tǒng)的基本工作模式的分類

根據(jù)RFID系統(tǒng)的基本工作模式，可分為全雙工RFID系統(tǒng)，半雙工RFID系統(tǒng)和時(shí)序RFID系統(tǒng)。根據(jù)射頻識別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量，可分為一位RFID系統(tǒng)和多位RFID系統(tǒng)。31其它的分類方式

根據(jù)作用距離的不同，可分為緊密耦合RFID系統(tǒng)、非緊密耦合RFID系統(tǒng)和遠(yuǎn)程RFID系統(tǒng)。根據(jù)信息注入方式的不同，可分為集成固化RFID電子標(biāo)簽、現(xiàn)場有線重寫RFID電子標(biāo)簽和現(xiàn)場無線重寫RFID電子標(biāo)簽。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同，可分為金融卡電子標(biāo)簽和非金融卡電子標(biāo)簽。根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方式的不同，可分為串行通信RFID電子標(biāo)簽和并行通信RFID電子標(biāo)簽等。32

第三部分電子標(biāo)簽的構(gòu)成PART030333電子標(biāo)簽又稱智能標(biāo)簽，是由集成電路芯片和天線組成的微型標(biāo)簽，其內(nèi)置射頻天線用于與閱讀器通信。電子標(biāo)簽是RFID系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)載體。當(dāng)閱讀器發(fā)送信號時(shí)，電子標(biāo)簽接收到來自閱讀器的信號后，將部分信號能量整流為電子標(biāo)簽中電路工作的直流電源。能量信號的一部分由存儲在電子標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)信息調(diào)制，并反射回閱讀器以進(jìn)行數(shù)據(jù)識別和進(jìn)一步的信號處理。前言34電子標(biāo)簽的構(gòu)成（1）

電子標(biāo)簽電路一般包括天線、存儲單元、邏輯控制單元、調(diào)制器、解調(diào)器和電壓調(diào)節(jié)器。其中，天線用于接收來自閱讀器的信號，并將存儲在電子標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)發(fā)送回閱讀器。存儲單元用于系統(tǒng)操作和識別數(shù)據(jù)的存儲，一般包括ROM和ERPROM。邏輯控制單元用于對閱讀器發(fā)送的信號進(jìn)行解碼，并根據(jù)要求將數(shù)據(jù)返回給閱讀器。35電子標(biāo)簽的構(gòu)成（2）

調(diào)制器用于將邏輯控制電路發(fā)送的數(shù)據(jù)加載到天線中，經(jīng)調(diào)制電路調(diào)制后返回給閱讀器。解調(diào)器是調(diào)制器中對信號進(jìn)行逆處理的模塊，用來去除載波，取出調(diào)制信號。電壓調(diào)節(jié)器將閱讀器發(fā)送的射頻信號轉(zhuǎn)換為直流電源，通過穩(wěn)壓電路及相關(guān)電路為標(biāo)簽提供能量，作為工作電源。36常見的RFID電子標(biāo)簽

常見的RFID電子標(biāo)簽如圖所示。37電子標(biāo)簽的形狀

電子標(biāo)簽可以根據(jù)應(yīng)用場景設(shè)計(jì)成不同的形狀，如卡片型、按鈕型、指環(huán)型、藥丸型等，其中卡片型是電子標(biāo)簽最常見的形式，第二代身份證、公交卡、門禁卡和部分銀行卡屬于卡片式電子標(biāo)簽。38特定用途的電子標(biāo)簽（1）

為了滿足不同的應(yīng)用，電子標(biāo)簽還可以添加其他功能，植入到不同的物體中。例如，可以把粘合劑附在電子標(biāo)簽上，使得它具有粘合功能，方便用戶將電子標(biāo)簽固定在物體上。如果電子標(biāo)簽安裝在汽車上，它可以用于高速公路上的車輛收費(fèi)系統(tǒng)，它可以自動讀取車輛信息并扣除費(fèi)用，從而加快車輛通行速度。39特定用途的電子標(biāo)簽（2）

對于特定的應(yīng)用，電子標(biāo)簽可以制成鑰匙、皮帶、手表和其他類型，這有助于在特定的場景中使用。近年來，植入式體內(nèi)電子標(biāo)簽的發(fā)展非常迅速，該類型的電子標(biāo)簽可以用作植入體內(nèi)的信息記錄載體，比如植入皮膚進(jìn)行寵物管理的電子標(biāo)簽。40電子標(biāo)簽的分類

電子標(biāo)簽使用的信號頻率分為三類：低頻、高頻和微波。不同類型的電子標(biāo)簽有不同的應(yīng)用場景。41低頻電子標(biāo)簽

低頻電子標(biāo)簽：低頻電子標(biāo)簽的頻率較低，閱讀器和電子標(biāo)簽通過感應(yīng)耦合傳輸數(shù)據(jù)。低頻電子標(biāo)簽一般采用無源供電方式，即能量來自閱讀器，因此距離較近。常見的低頻電子標(biāo)簽包括門禁卡、動物腳環(huán)等。42低頻電子標(biāo)簽的優(yōu)缺點(diǎn)

低頻電子標(biāo)簽的優(yōu)點(diǎn)是：不需經(jīng)特別許可即可自由使用頻率；穿透力強(qiáng)，除金屬材料外，低頻信號可穿透大多數(shù)材料而不影響讀取距離；CMOS技術(shù)低功耗、低成本；包裝形式多樣。低頻標(biāo)簽的缺點(diǎn)是：數(shù)據(jù)存儲量少，數(shù)據(jù)傳輸速率低，僅適用于短距離、低速場合，另外低頻電子標(biāo)簽所用天線價(jià)格昂貴。43高頻電子標(biāo)簽

高頻電子標(biāo)簽：高頻電子標(biāo)簽的頻率高于低頻電子標(biāo)簽的頻率。高頻標(biāo)簽的天線可以通過蝕刻而不是纏繞來制造。身份證、消費(fèi)卡、車票是日常使用中常見的高頻電子標(biāo)簽，主要是無源電子標(biāo)簽。高頻電子標(biāo)簽通常通過開關(guān)負(fù)載電阻來改變天線上的電壓，實(shí)現(xiàn)天線上的電壓調(diào)幅。44高頻電子標(biāo)簽的優(yōu)缺點(diǎn)

高頻標(biāo)簽的優(yōu)點(diǎn)是：存儲的數(shù)據(jù)量比低頻標(biāo)簽大，傳輸速率比低頻標(biāo)簽快；高頻標(biāo)簽的天線容易制作；可以產(chǎn)生相對均勻的讀寫區(qū)域；可以同時(shí)讀取多個(gè)電子標(biāo)簽；13.56MHz是高頻電子標(biāo)簽的免許可使用頻率。高頻標(biāo)簽的缺點(diǎn)是：所使用的頻率可以穿透大多數(shù)材料，但會縮短閱讀距離；使用距離非常短；除了13.56MHz外，其他頻段的使用受到限制。45微波電子標(biāo)簽

微波電子標(biāo)簽：微波電子標(biāo)簽的頻率較高，包括有源微波電子標(biāo)簽和無源被動式微波電子標(biāo)簽。微波標(biāo)簽使用時(shí)位于閱讀器天線的遠(yuǎn)場區(qū)，讀寫距離很長。46微波電子標(biāo)簽的優(yōu)缺點(diǎn)

微波電子標(biāo)簽的優(yōu)點(diǎn)是：讀寫距離遠(yuǎn)，可用于遠(yuǎn)距離場合；傳輸速率高；可讀取運(yùn)動物體的數(shù)據(jù)；可同時(shí)讀取多個(gè)電子標(biāo)簽。微波電子標(biāo)簽的缺點(diǎn)是：電子標(biāo)簽的穿透能力較弱，普通材料對微波信號的傳輸有影響，會縮短讀取距離。47

第四部分閱讀器的構(gòu)成PART040448閱讀器又稱讀寫器、讀卡器和詢問器，是一種讀寫電子標(biāo)簽以存儲信息的設(shè)備。閱讀器用于信息采集和與電子標(biāo)簽通信，接收來自計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制指令。閱讀器使用的頻率決定了RFID系統(tǒng)的頻帶，閱讀器的功率決定了RFID系統(tǒng)的有效距離。前言49閱讀器的組成

根據(jù)所使用的結(jié)構(gòu)和功能，閱讀器可以是只讀的，也可以是可讀寫的。閱讀器一般包括主機(jī)接口電路、控制單元電路、標(biāo)簽讀取部分和天線。主機(jī)接口電路一般由應(yīng)用軟件發(fā)送應(yīng)用控制命令的計(jì)算機(jī)控制，主機(jī)接口電路通過控制單元電路發(fā)送數(shù)據(jù)，接收從標(biāo)簽讀取的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)是二進(jìn)制數(shù)字信號，必須按照一定的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議進(jìn)行處理，才能達(dá)到恢復(fù)數(shù)據(jù)的目的。50閱讀器的主要功能模塊

閱讀器的技術(shù)參數(shù)包括工作頻率、輸出功率、閱讀器形式、工作方式等，閱讀器的主要功能模塊如圖所示。51閱讀器的主要功能模塊說明（1）

右圖是閱讀器各功能模塊的示意圖，其中射頻模塊具有信號發(fā)送和信號接收功能。射頻模塊通過天線向標(biāo)簽發(fā)送信號能量，標(biāo)簽接收部分信號能量，提取能量并轉(zhuǎn)換成直流電，用于激活標(biāo)簽芯片并為電路提供能量。天線是閱讀器的重要組成部分，發(fā)射信號的電磁場強(qiáng)度和方向性會影響電子標(biāo)簽的距離和信號的感應(yīng)強(qiáng)度。52閱讀器的主要功能模塊說明（2）

閱讀器可以連接到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上，對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲、管理和控制。閱讀器是一種數(shù)據(jù)采集設(shè)備，其基本功能是將前端電子標(biāo)簽中的信息作為數(shù)據(jù)交換鏈路傳輸?shù)胶蠖擞?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。閱讀器由射頻模塊、控制處理模塊和天線組成，閱讀器通過天線與電子標(biāo)簽進(jìn)行通信，閱讀器可視為專用收發(fā)器。同時(shí)，閱讀器也是電子標(biāo)簽與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的連接通道。53常見的閱讀器

常見的RFID閱讀器如圖所示。54

第五部分常見的閱讀器電子標(biāo)簽與閱讀器PART050555電子標(biāo)簽和閱讀器都是RFID系統(tǒng)的重要組成部分，本節(jié)介紹特定形式的電子標(biāo)簽和閱讀器。前言56電子標(biāo)簽的技術(shù)參數(shù)

電子標(biāo)簽的技術(shù)參數(shù)包括：激活標(biāo)簽所需的能量、讀寫信息的速度、信息容量、封裝尺寸、讀寫距離、可靠性、工作頻率、價(jià)格等。標(biāo)簽芯片是電子標(biāo)簽的核心部分，其功能包括電子標(biāo)簽信息存儲、電子標(biāo)簽接收信號處理和發(fā)送信號處理。天線是發(fā)射和接收電子標(biāo)簽的無線電信號的裝置。57電子標(biāo)簽芯片電路的功能模塊

電子標(biāo)簽芯片電路的復(fù)雜性與標(biāo)簽功能有關(guān)，一般包括電源模塊、解調(diào)模塊、編解碼器模塊、控制模塊和負(fù)載調(diào)制電路模塊。其中，電源電路的功能是對天線接收到的交流電進(jìn)行整流和穩(wěn)壓，最后輸出直流電源為電子標(biāo)簽芯片和電路提供能量。時(shí)鐘電路為電子標(biāo)簽提供時(shí)鐘信號。標(biāo)簽天線獲得載波信號后，可以進(jìn)一步為編解碼器、存儲器和控制器提供時(shí)鐘信號。58電子標(biāo)簽常見的封裝形式

電子標(biāo)簽常見的封裝形式有紙質(zhì)電子標(biāo)簽、塑料電子標(biāo)簽和玻璃電子標(biāo)簽。紙質(zhì)電子標(biāo)簽一