第2章(4学时)-RFID系统组成与工作原理
RFID系统的工作原理
天线
射频接口
逻辑控制单元
调制器
解调器
电压调节器
ERPROM
ROM
图 4-3 电子标签
4.1.2 软件组件 1 中间件
中间件是一种独立的系统软件或服务程序。分布式应用软件借助这种软件在不同 的技术之间共享资源。中间件位于客户机、服务器的操作系统之上，管理计算机资源 和网络通信。
标签
阅读器 阅读器 阅读器
(4) PR-ASK（Phase Reverse Amplitude Shift Keying, PR-ASK ）方 式。该方式下，这两种阻抗状态有不同程度的失配，而且这两种 阻抗状态的下标签的反射系数的相位相同。
0< |S1|<|S2|<1 arg(S1)=-arg(S2) 这种阻抗变化的方式可以使标签反射的信号形成相位相反的 幅度键控调制方式。
电子标签的等效电路图如下所示，Vs为天线接收信号，Za表 示天线的阻抗，Z1表示芯片的输入阻抗。为了达到调制背向反射 载波的目的，Z1有两种状态，分别为Z11和Z12。
当标签需要发送的信息为二进制数“1”时，芯片的阻抗状 态为Z11；当标签需要发送的信息为二进制数“0”时，芯片的阻 抗状态为Z12。这样在两种状态下标签反射回读写器的信号为：
|S1|=1
|S2|=0
arg(S1)=arg(S2) (2) BPSK调制方式(Binary Phase Shift Keying, BPSK)。在该方式下，
这两种阻抗状态有相同程度的失配，但是这两种阻抗状态的下标 签的反射系数的相位相反。
0< |S1|= |S2|<1
arg(S1)=-arg(S2)
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）。
射频识别(RFID)技术-教案
《射频识别技术》教案《射频识别技术》教案第1章 RFID 案例介绍案例之一－沃尔玛的“新式武器”2003年6月19日，在美国芝加哥召开的“零售业系统展览会”上，沃尔玛宣布将采用RFID 的技术以最终取代目前广泛使用的条形码，成为第一个公布正式采用该技术时间表的企业。
如果供应商们在2008年还达不到这一要求，就可能失去为沃尔玛供货的资格，而沃尔玛的供应商大约有70％来自于中国.能坐上零售业的头把交椅，沃尔玛的成功宝典上写满了有关搭建高效物流体系的密技,以保证竞争中的成本优势。
可以看出,所有技术无一例外地都是围绕着改善供应链与物流管理这个核心竞争能力展开的.作为沃尔玛历史上最年轻的CIO 凯文·特纳,曾说服了公司创始人山姆·沃顿建立了全球最大的移动计算网络,并推动沃尔玛引进电子标签。
如果RFID 计划实施成功，沃尔玛闻名于世的供应链管理将又朝前领先一大步.一方面，可以即时获得准确的信息流，完善物流过程中的监控，减少物流过程中不必要的环节及损失,降低在供应链各个环节上的安全存货量和运营资本；另一方面，通过对最终销售实现的监控，把消费者的消费偏好及时地报告出来,以帮助沃尔玛调整优化商品结构，进而获得更高的顾客满意度和忠诚度. ALE JBoss Server DB (disk)ECSpecValidator ReportGeneratorECSpecInstanceTimerDB (memory)ReaderAdaptor ReaderReaderAdaptor Reader CUHK Reader Controller /w integrated ReaderAdaptor ALEService NotifierReaderManagerJDBC ALEClient R M I /J R M PR M I /J R M P R M I /J R M P S O A P H T T P /T C P JDBCCUHKReaderRS232Subscriber成功案例之二－铁道部的调度利器我国铁路的车辆调度系统是应用RFID 最成功的案例。
RFID系统工作原理及其结构
R F I D系统工作原理及其结构标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]RFID系统工作原理及其结构一套完整的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。
图系统的基本组成以RFID 卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成, 感应偶合(Inductive Coupling) 及后向散射偶合(Backscatter Coupling)两种, 一般低频的RFID大都采用第一种式, 而较高频大多采用第二种方式。
图卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是RFID系统信息控制和处理中心。
阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。
阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。
在实际应用中，可进一步通过Ethernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。
应答器是RFID系统的信息载体，目前应答器大多是由耦合原件（线圈、微带天线等）和微芯片组成无源单元。
应答器通常包含：a.天线:用来接收由阅读器送过来的信号,并把所要求的数据送回给阅读器。
/DC电路:把由卡片阅读器送过来的射频讯号转换成DC电源,并经大电容储存能量,再经稳压电路以提供稳定的电源。
c.解调电路:把载波去除以取出真正的调制信号。
d.逻辑控制电路:译码阅读器所送过来的信号, 并依其要求回送数据给阅读器。
e.内存:做为系统运作及存放识别数据的位置。
f.调制电路: 逻辑控制电路所送出的数据经调制电路后加载到天线送给阅读器。
射频识别(RFID)技术-教案
《射频识别技术》教案《射频识别技术》教案第1章 RFID 案例介绍案例之一－沃尔玛的“新式武器”2003年6月19日，在美国芝加哥召开的“零售业系统展览会”上，沃尔玛宣布将采用RFID 的技术以最终取代目前广泛使用的条形码，成为第一个公布正式采用该技术时间表的企业。
如果供应商们在2008年还达不到这一要求，就可能失去为沃尔玛供货的资格，而沃尔玛的供应商大约有70％来自于中国.能坐上零售业的头把交椅，沃尔玛的成功宝典上写满了有关搭建高效物流体系的密技,以保证竞争中的成本优势。
可以看出,所有技术无一例外地都是围绕着改善供应链与物流管理这个核心竞争能力展开的.作为沃尔玛历史上最年轻的CIO 凯文·特纳,曾说服了公司创始人山姆·沃顿建立了全球最大的移动计算网络,并推动沃尔玛引进电子标签。
如果RFID 计划实施成功，沃尔玛闻名于世的供应链管理将又朝前领先一大步.一方面，可以即时获得准确的信息流，完善物流过程中的监控，减少物流过程中不必要的环节及损失,降低在供应链各个环节上的安全存货量和运营资本；另一方面，通过对最终销售实现的监控，把消费者的消费偏好及时地报告出来,以帮助沃尔玛调整优化商品结构，进而获得更高的顾客满意度和忠诚度. ALE JBoss Server DB (disk)ECSpecValidator ReportGeneratorECSpecInstanceTimerDB (memory)ReaderAdaptor ReaderReaderAdaptor Reader CUHK Reader Controller /w integrated ReaderAdaptor ALEService NotifierReaderManagerJDBC ALEClient R M I /J R M PR M I /J R M P R M I /J R M P S O A P H T T P /T C P JDBCCUHKReaderRS232Subscriber成功案例之二－铁道部的调度利器我国铁路的车辆调度系统是应用RFID 最成功的案例。
RFID系统构成及工作原理
三.RFID系統的基本原理
2、電感耦合系統
2、資料傳輸 電子標籤與讀寫器的資料傳輸採用負載調製時，其電感
耦合是一種變壓器耦合，即作為初級線圈的讀寫器和作為 次級線圈的電子標籤之間的耦合。只要線圈之間的距離不 超過0.16，並且電子標籤處於發送天線的近場範圍內，則 變壓器耦合就有效。
20
三.RFID系統的基本原理
RFID系統的構成及工作原理
工業互聯網推動小組整合部
Agenda
一. RFID系統構架 二. RFID編碼、調製與資料校驗
三. RFID系統的基本原理 四. RFID標籤資料寫入 五. RFID的應用領域 06
2
一. RFID系統構架
RFID是一種系統，一種射頻識別系統。典型的RFID系統主要由 閱讀器、電子標籤、RFID中介軟體和應用系統軟體4部分構成，一般 我們把中介軟體和應用軟體統稱為應用系統。
23
三.RFID系統的基本原理
3、電磁反向散射系統
3、RFID反向散射耦合工作原理 電磁反向散射系統的工作可分為以下兩個過程。 （1）電子標籤接受讀寫器發射的信號，其中包括已調製載波和未調製 載波。當電子標籤接收的信號沒有被調製時，載波能量全部被轉換成直 流電壓，這個直流電壓供給電子標籤內晶片能量；當載波攜帶資料或者 命令時，電子標籤通過接收電磁波作為自己的能量來源，並對接收信號 進行處理，從而接收讀寫器的指令或資料。 （2）電子標籤向讀寫器返回信號時，讀寫器只向標籤發送未調製載波， 載波能量一部分被電子標籤轉化成直流電壓，供給電子標籤工作；另一 部分被標籤通過改變射頻前端電路的阻抗調製並反射載波來向讀寫器傳 送資訊。
17
三.RFID系統的基本原理
1、基本工作原理 電磁反向散射耦合方式一般適用於高頻、微頻工作的遠
RFID系统工作原理及其结构
RFID系统工作原理及其结构一套完整的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。
图系统的基本组成以RFID 卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成, 感应偶合(Inductive Coupling) 及后向散射偶合(Backscatter Coupling)两种, 一般低频的RFID大都采用第一种式, 而较高频大多采用第二种方式。
图卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是RFID系统信息控制和处理中心。
阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。
阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。
在实际应用中，可进一步通过Ethernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。
应答器是RFID系统的信息载体，目前应答器大多是由耦合原件（线圈、微带天线等）和微芯片组成无源单元。
应答器通常包含：a.天线:用来接收由阅读器送过来的信号,并把所要求的数据送回给阅读器。
/DC电路:把由卡片阅读器送过来的射频讯号转换成DC电源,并经大电容储存能量,再经稳压电路以提供稳定的电源。
c.解调电路:把载波去除以取出真正的调制信号。
d.逻辑控制电路:译码阅读器所送过来的信号, 并依其要求回送数据给阅读器。
e.内存:做为系统运作及存放识别数据的位置。
f.调制电路: 逻辑控制电路所送出的数据经调制电路后加载到天线送给阅读器。
图3.标签结构阅读器通常包含：a.天线:用来发送无线信号给Tag,并把由Tag响应回来的数据接收回来.b.系统频率产生器:产生系统的工作频率.c.相位锁位回路(PLL):产生射频所需的载波信号d.调制电路:把要送给Tag的信号加载到载波并送给射频电路送出.e.微处理器:产生要送给Tag信号给调制电路,同时译码Tag回送的信号, 并把所得的数据回传给应用程序,若是加密的系统还必需做加解密操作.f.存储器:存储用户程序和数据g.解调电路: 解调tag送过来的微弱信号,再送给微处理器处理.h.外设接口:用来和计算机联机图4.阅读器系统方块图应用软件系统通常包含：a.硬件驱动程序:连接、显示及处理卡片阅读器操作。
RFID基本工作原理
RFID基本工作原理
RFID（无线射频识别）是一种通过无线射频信号进行数据传
输和识别的技术。
基本工作原理如下：
1. RFID系统由读写器（reader）和标签（tag）组成，其中读
写器是电子设备，具有识别和读取标签信息能力，而标签是一个封装在芯片和天线中的被识别物体。
2. 当标签靠近读写器时，读写器会向标签发送一定频率的射频信号，标签接收并利用内部的电路产生响应信号，该信号包含了标签的一些信息，如产品类型、生产日期、库存数量等。
3. 读写器读取标签的响应信号，然后将所读取的信息传输到相应的信息系统中，如存储库存数量、跟踪物流、报关等。
RFID技术具有无需线路连接、自动识别、远距离识别等特点，被广泛应用于物流、仓储、交通、医疗、金融等领域。
第2章(4学时)-RFID系统组成与工作原理
电感耦合型系统一般用线 圈天线
电磁散射型系 统一般采用平 板天线
RFID天线结构和环境因素对天线性能有很大影响。天线的 结构决定了天线方向图、阻抗特性、驻波比、天线增益、 极化方向和工作频段等特性。 天线特性也受所帖附物体形状及物理特性的影响。例如， 磁场不能穿透金属等导磁材料，金属物附近磁力线形状会 发生改变，读写器天线发出的能量被金属吸收，读写距离 就会大大减小。另外，液体对电磁信号有吸收作用，弹性 基层会造成标签及天线变形，宽频带信号源（如发动机、 水泵、发电机）会产生电磁干扰等。
（2）逻辑控制单元 逻辑控制单元也称读写模块，主要任务和功能： ①与应用系统软件进行通信，并执行从应用系统软件发送 来的指令。 ②控制阅读器与电子标签的通信过程。 ③信号的编码与解码。 ④对阅读器和标签之间传输的数据进行加密和解密。 ⑤执行防碰撞算法。 ⑥对阅读器和标签的身份进行验证。
（3）天线 天线是一种能将接收到的电磁波转换为电流信号，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行识别。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。
二、RFID系统的分类
RFID主要频段和特性
RFID系统的分类
按标签获取电能的方式不同，可分为： 有源射频标签(主动式标签)、无源射频标签(被动式标 签)和半主动式射频标签。
有源射频标签内部自带电池进行供电，电能充足、工作 可靠性高、信号传送的距离远。 无源射频标签内部不带电池，要靠外界提供能量。无源 射频标签具有永久的使用期，支持长时间的数据传输和 永久性的数据存储。缺点：数据传输的距离要比有源射 频标签小
一套完整的RFID系统工作原理及其结构
一套完整的RFID系统,是由阅读器(R eader)与电子标签(TAG)也就是所谓的应答器(Tran spond er)及应用软件系统三个部份所组成,其工作原理是R eader发射一特定频率的无线电波能量给Trans ponde r,用以驱动Tran spond er电路将内部的数据送出，此时Reade r便依序接收解读数据,送给应用程序做相应的处理。
以RFI D卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成,感应偶合(In ducti veCou pling)及后向散射偶合(B acksc atter Coupl ing)两种,一般低频的RFI D大都采用第一种式,而较高频大多采用第二种方式。
阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是RF ID系统信息控制和处理中心。
阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。
阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。
在实际应用中，可进一步通过Ether net或W LAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。
应答器是R FID系统的信息载体，目前应答器大多是由耦合原件（线圈、微带天线等）和微芯片组成无源单元。
应答器通常包含： a.天线:用来接收由阅读器送过来的信号,并把所要求的数据送回给阅读器。
b.AC/D C电路:把由卡片阅读器送过来的射频讯号转换成DC电源,并经大电容储存能量,再经稳压电路以提供稳定的电源。
c.解调电路:把载波去除以取出真正的调制信号。
d.逻辑控制电路:译码阅读器所送过来的信号,并依其要求回送数据给阅读器。
rfid技术工作原理
rfid技术工作原理RFID（Radio Frequency Identification）技术是一种无线通信技术，通过无线电频率来实现物体的自动识别和数据传输。
其工作原理主要涉及以下几个方面：1. RFID系统由两个主要部分组成：RFID标签和RFID读写器。
RFID标签通常由RFID芯片和天线组成，可以附着在需要识别的物体上。
RFID读写器通过发送无线电信号来激活标签，同时识别和读取标签上存储的信息。
2. RFID标签存在不同类型，如主动式标签和被动式标签。
主动式标签内部包含电池，可以主动发送信号，通常用于长距离通信。
被动式标签没有内置电池，依靠读写器发送的电磁波来传输能量并激活，然后将存储在标签上的信息返回给读写器。
3. 当RFID读写器发送射频信号时，标签天线接收并接收到能量，这使得标签芯片被激活，并开始和读写器进行通信。
被动式标签将返回一些基本信息（如ID号），而主动式标签可以通过射频信号进行双向通信，例如发送温度、湿度等传感器数据。
4. RFID技术可以工作在不同的频率范围，包括低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）和微波频段。
不同频率的RFID系统在通信距离、数据传输速率和抗干扰能力等方面会略有不同。
5. RFID技术在物流、库存管理、资产追踪、支付系统等领域有广泛应用。
通过RFID标签的唯一识别码，可以实现自动识别和追踪物体，并与数据库或云服务器连接，实现实时数据处理和管理。
综上所述，RFID技术的工作原理是基于无线电频率的通信，通过射频信号激活和读取标签上的信息。
这种技术在实现物体自动识别和数据传输方面具有广泛的应用潜力。
rfid工作逻辑
RFID工作逻辑一、引言无线射频识别技术（RFID）是一种利用无线电波进行通信的非接触式自动识别技术。
它通过无线方式发送和接收数据，实现了对物品的快速、自动识别和跟踪。
随着物联网技术的快速发展，RFID技术已成为实现智能化识别、物品跟踪和自动化管理的重要手段。
本文将详细介绍RFID的工作逻辑，包括系统组成、工作原理、优势与局限性、应用场景以及总结与展望。
二、RFID系统组成一个典型的RFID系统由以下几个部分组成：1.标签（Tag）：也称为电子标签或智能标签，附着在待识别的物品上。
每个标签都有一个唯一的ID号，用于标识该物品。
标签内部通常包含天线和微芯片。
2.阅读器（Reader）：用于发送和接收无线电波信号，读取和写入标签中的数据。
阅读器通常包含射频模块、控制模块和天线等部分。
3.中间件（Middleware）：一种软件组件，介于RFID硬件和应用软件之间。
中间件的主要功能是处理和管理RFID硬件设备与应用程序之间的通信和数据交换。
4.应用程序（Application）：用于管理和控制RFID系统的软件，包括数据采集、数据处理、数据存储、数据分析和用户界面等功能。
三、RFID工作原理RFID工作逻辑可以分为以下几个步骤：1.标签进入磁场：当带有标签的物品进入RFID阅读器的磁场覆盖范围时，标签通过感应磁场中的射频信号获取能量。
2.标签发送信号：标签接收到足够的能量后，会发送出包含其唯一ID号的射频信号。
这个信号中包含了标签内部存储的数据信息。
3.阅读器接收信号：阅读器通过其天线接收到标签发出的射频信号，并进行解调和解码，获取标签中的数据信息。
4.数据处理：阅读器将获取的数据信息传送给中间件进行处理。
中间件可以对数据进行过滤、筛选和整合，以便更好地满足应用需求。
5.数据应用：应用程序根据中间件处理后的数据，进行相应的业务逻辑处理，如记录物品的出入库情况、跟踪物品的位置等。
同时，也可以将数据存储到数据库中进行长期保存和分析。
RFID系统的构成及工作原理4优秀文档
❖
密勒（Miller）码
曼彻斯特码
非门 1
编码控制
PR
CLK
Q
7474
D
Q
CL
VCC
密勒码输出
用曼彻斯特码产生密勒码的电路
2
三、RFID编码、调制与数据校验
❖ 修正密勒码编码器 ❖ 假设输出数据为01 1010
数据 NRZ 码 输入
13.56MHz 时钟
使能
e
a
b 异或
128 分频
a 数据时钟
编码器
该脉冲串的脉冲波形参数受NRZ码的值0和1调制。
❖
主要的调制方式为频移键控FSK和相移键
控PSK。
6
c 计数器
d 修正密勒码 输出
（a）修正密勒码编码器原理框图
13.56MHz
b
0
0
1
1
0
1
0
0
c
d
Z
Z
e
3
X
X
Y
X
Y
Z
Y
（b）波形图示例
三、RFID编码、调制与数据校验
❖ 修正密勒码解码
三、RFID编码、调制与数据校验
RRRR三密 R将三密三密三 R三三RR三用R将密三三密三修FFFFFFFFF、勒数、勒、勒、、、、曼数勒、、勒、正IIIIIIIIIDDDDDDDDD输R码据 R（ R（ RRRR彻 据 （ RR（ R密中中中中中中中中中FFFFFFFFFF入波 的MM斯的MM勒IIIIIIIII常常常常常常常常常IDDDDDDDDDDiiii形 N特Nllll码llll用用用用编用编编编用编编用用编用编编编eeeeRR及 码rrrr的的的的码的码码码 的码码的的码的码码码））））ZZ与 产码码编编编编、编、、、 编、、编编、编、、、码码码码生N变变码码码码调码调调调 码调调码码调码调调调R密脉换换方方方方制方制制制 方制制方方制方制制制Z冲勒码为为式式式式与式与与与 式与与式式与式与与与形码、更 更及及及及数及数数数 及数数及及数及数数数成的曼高高编编编编据编据据据 编据据编编据编据据据解电彻频频解解解解校解校校校 解校校解解校解校校校码路斯率率开码码码码验码验验验 码验验码码验码验验验特的的始器器器器器器器器器码脉脉的冲冲波串串形，，CL关该该K时（系脉脉钟1冲冲3电.串串5使6路的的M能H脉脉z）冲冲波波数形形据参参CL数数K受受NNRRZZ内码码产部的的生数值值据00和和解11调调码结制制束。。
RFID系统工作原理及其结构
R F I D系统工作原理及其结构(共3页)-本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-RFID系统工作原理及其结构一套完整的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。
图系统的基本组成以RFID 卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成, 感应偶合(Inductive Coupling) 及后向散射偶合(Backscatter Coupling)两种, 一般低频的RFID大都采用第一种式, 而较高频大多采用第二种方式。
图卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是RFID系统信息控制和处理中心。
阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。
阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。
在实际应用中，可进一步通过Ethernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。
应答器是RFID系统的信息载体，目前应答器大多是由耦合原件（线圈、微带天线等）和微芯片组成无源单元。
应答器通常包含：a.天线:用来接收由阅读器送过来的信号,并把所要求的数据送回给阅读器。
/DC电路:把由卡片阅读器送过来的射频讯号转换成DC电源,并经大电容储存能量,再经稳压电路以提供稳定的电源。
c.解调电路:把载波去除以取出真正的调制信号。
d.逻辑控制电路:译码阅读器所送过来的信号, 并依其要求回送数据给阅读器。
e.内存:做为系统运作及存放识别数据的位置。
f.调制电路: 逻辑控制电路所送出的数据经调制电路后加载到天线送给阅读器。
RFID原理与技术课程设计
RFID原理与技术课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生理解RFID（无线射频识别）技术的基本原理，掌握其工作流程、组成部分及功能。
2. 学生掌握RFID系统中常用的编码和调制技术，了解不同频段的RFID技术应用特点。
3. 学生了解RFID技术在物联网、智能制造等领域的应用案例，认识到技术的实用价值。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析并设计简单的RFID系统应用方案。
2. 学生通过实践操作，掌握RFID设备的安装、调试和故障排查方法。
3. 学生能够运用RFID技术解决实际问题，提高创新实践能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对RFID技术及相关领域的兴趣，激发学习主动性和积极性。
2. 学生认识到RFID技术在现实生活中的重要性，增强社会责任感和使命感。
3. 学生在小组合作中，学会尊重他人意见，培养团队协作精神。
课程性质：本课程为高二年级信息技术课程，以理论教学和实践操作相结合，注重培养学生的实际应用能力。
学生特点：高二年级学生对信息技术有一定的基础，具备一定的自主学习能力和动手操作能力。
教学要求：结合课本内容，注重理论与实践相结合，激发学生兴趣，培养学生实际操作能力，提高学生的创新意识和团队协作能力。
通过课程学习，使学生能够掌握RFID技术的基本原理和应用，为未来进一步学习和工作打下基础。
二、教学内容1. 教学大纲：- 第一部分：RFID技术概述- 章节一：RFID技术背景及发展历程- 章节二：RFID系统组成及工作原理- 第二部分：RFID技术原理- 章节三：RFID编码与调制技术- 章节四：RFID频率标准及频段特点- 第三部分：RFID技术应用- 章节五：RFID技术在物联网中的应用案例- 章节六：RFID技术在智能制造中的应用案例- 第四部分：RFID实践操作- 章节七：RFID设备安装与调试- 章节八：RFID系统故障排查与维护2. 教学内容安排与进度：-RFID技术概述：2课时-RFID技术原理：4课时-RFID技术应用：2课时-RFID实践操作：4课时3. 教材关联内容：- 《信息技术》教材第四章：自动识别技术- 4.1 自动识别技术概述- 4.2 无线射频识别技术（RFID）- 4.3 RFID系统的组成与工作原理- 4.4 RFID技术的应用与发展教学内容注重科学性和系统性，结合教材章节，从理论到实践，使学生全面了解和掌握RFID技术。
第2章-RFID系统组件原理PPT课件
第 二 章
RFID系统 组件原理
原理、协议及系统设计
.
1
本章内容
2.1 阅读器 2.2 射频标签 2.3 软件系统组成 2.4 小结
.
2
2.1 阅读器
阅读器作为RFID系统重要的硬件组成部分
本节将从以下六个方面对阅读器进行介绍
阅
信
阅 读 器 功 能
阅 读 器 分 类
读 器 操 作 规
• 天线方向特性指天线的极化方向，天线的极化是指在天线最大辐射方 向上，电场矢量的方向随时间变化的规律。极化分为线极化、圆极化 和椭圆极化。
• 天线效率指天线辐射出去的功率（有效转换电磁波部分的功率）和输 入到天线的有功功率之比，恒小于1
• 天线增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元 在空间同一点所产生的信号的功率密度之比，它定量地描述一个天线 把输入功率集中辐射的程度。
读写标签
• 可读可写 • 结构复杂 • 成本高 • 无需数据库
关联
.
24
2.2.3 标签操作规范
与阅读器类似，在实际系统中，标签的操作规范也 要考虑很多因素，下面几个是需要重点考虑的：
工作频率
读取范围
能量来源
存储容量
天线极化方向
尺寸和形式 所附着物体 移动需求
标签成本
标签可靠性
.
25
2.2.4 标签组成
线圈型 天线
微带贴片型 天线
偶极子 天线
.
27
2.2.5 标签天线
• 在低频RFID系统中，标签工作在阅读器天线的近场 (近场指从天线开 始到一个波长的距离范围) ，标签天线由与标签芯片相连的线圈构成。
RFID系统工作原理及其结构
RFID系统工作原理及其结构一套完整的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。
图系统的基本组成以RFID 卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成, 感应偶合(Inductive Coupling) 及后向散射偶合(Backscatter Coupling)两种, 一般低频的RFID大都采用第一种式, 而较高频大多采用第二种方式。
图卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是RFID系统信息控制和处理中心。
阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。
阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。
在实际应用中，可进一步通过Ethernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。
应答器是RFID系统的信息载体，目前应答器大多是由耦合原件（线圈、微带天线等）和微芯片组成无源单元。
应答器通常包含：a.天线:用来接收由阅读器送过来的信号,并把所要求的数据送回给阅读器。
/DC电路:把由卡片阅读器送过来的射频讯号转换成DC电源,并经大电容储存能量,再经稳压电路以提供稳定的电源。
c.解调电路:把载波去除以取出真正的调制信号。
d.逻辑控制电路:译码阅读器所送过来的信号, 并依其要求回送数据给阅读器。
e.内存:做为系统运作及存放识别数据的位置。
f.调制电路: 逻辑控制电路所送出的数据经调制电路后加载到天线送给阅读器。
图3.标签结构阅读器通常包含：a.天线:用来发送无线信号给Tag,并把由Tag响应回来的数据接收回来.b.系统频率产生器:产生系统的工作频率.c.相位锁位回路(PLL):产生射频所需的载波信号d.调制电路:把要送给Tag的信号加载到载波并送给射频电路送出.e.微处理器:产生要送给Tag信号给调制电路,同时译码Tag回送的信号, 并把所得的数据回传给应用程序,若是加密的系统还必需做加解密操作.f.存储器:存储用户程序和数据g.解调电路: 解调tag送过来的微弱信号,再送给微处理器处理.h.外设接口:用来和计算机联机图4.阅读器系统方块图应用软件系统通常包含：a.硬件驱动程序:连接、显示及处理卡片阅读器操作。
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一、RFID的应用系统架构 阅读器(Reader)：读取(有时还可以写入)标
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； 签信息的设备，可设计为手持式或固定式。 典型的阅读器包含有高频模块(发送器和接收 器)、控制单元、振荡电路以及阅读器天线几 部分。
1 阅读器
阅读器（Reader）又称读写器。阅读器主要负责与 电子标签的双向通信，同时接收来自主机系统的控制指令。 阅读器的频率决定了RFID系统工作的频段，其功率决定 了射频识别的有效距离。阅读器根据使用的结构和技术的 不同可以是读或读/写装置，它是RFID系统信息控制和处 理中心。 阅读器通常由射频接口、逻辑控制单元和天线三部 分组成。
Tags, Bar Codes etc
Antenna
Readers & Printers etc
Middleware Business “Edge Server” Applications
天线(Antenna)：在 标签和读取器间传递 射频信号。
RFID系统工作过程
3
RFID产业链
标签芯片设计 与制造 标签封装技术 与设备 天线设计 与制造 软件中间件
没反射板的E面方向图
有反射板的E面方向图
注：金属板可以充当反射板，提高天线的增益，但同时牺牲掉了全向性，成了定向天线。
对于近距离RFID应用，天线一般和读写器集成在一起，对 于远距离RFID系统，读写器天线天线和读写器一般采取分 离式结构，通过阻抗匹配的同轴电缆连接。
半主动式射频标签本身有电池,电池只对自身的数字电路供 电,数据发送通过阅读器的能量场激活后,通过反射方式发送。
感应的距离较远
RFID系统的分类
按内部使用存储器类型的不同，可分为： 只读标签 和 可读可写标签。
只读标签内部只有只读存储器(ROM)和随机存储器(RAM)。 可读可写标签内部的存储器除了ROM、RAM和缓冲存储器 之外，还有非活动可编程记忆存储器（EEPROM）。
上海贝岭(600171) 公司从2003年开始涉足RFID芯片研发和制造，控股的上海 阿法迪智能标签系统技术有限公司是国内顶尖的专业RFID 应用集成开发公司。阿法迪曾向位于上海临港地区的金山 石化物流有限公司提供了RFID技术解决方案，在与金山石 化物流仓库管理系统(WMS)无缝连接的环境下，实现货物在 物流中心的入出盘移信息采集的自动化。阿法迪同时还是 目前国内唯一一家具有RFID图书馆全部自主知识产权的公 司，公司的RFID智能图书馆系统目前已占据了全国40%以上 的市场。
厦门信达(000701) 自动识别芯片生产商。厦门信达专注于射频识别(RFID)电子 标签产品研发、设计、生产和推广，拥有多项完全自主的射 频识别知识产权专利，涵盖电子标签、RFID读写设备、RFID 天线以及RFID应用系统等。 公司聚集了具有丰富经验的各类人才，拥有多项完全自主的 射频识别知识产权专利。公司可年产各式高频、超高频电子 标签上亿片，产品广泛应用于图书馆管理、危险品管理、防 伪识别、工业制造、交通运输管理、供应链物流仓储管理等 领域，其中包括图书标签、金属标签、电子票证及航空行李 标签等。同时，公司还可针对不同客户的需求设计电子标签 产品，并根据不同行业应用特点制订相应生产工艺及检测标 准。目前公司生产的电子标签产品，已经成功应用在多个领 域。特别是高频ISO15693标签，支持目前所有芯片厂家的芯 片产品，还能根据客户需求进行订制产品，市场占有率高达 70%。
阅读器的功能
与应答器的通信功能：读写器的基本功能
与应用系统之间的通信功能：让应用系统能够 对读写器进行控制并处理应答器的数据信息
在读写区内实现多应答器识别，完成防冲突功 能 校验读写过程中的错误
RFID阅读器
（1）射频接口 射频接口模块主要任务和功能： ①产生高频发射能量，激活电子标签并为其提供能量。 ②对发射信号进行调制，将数据传输给电子标签。 ③接收并调制来自电子标签的射频信号。 注意，在射频接口中有两个分隔开的信号通道，分别来往 于电子标签和阅读器两个方向的数据传输。
手持式读卡器
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 签，其内置的射频天线用于和阅读器进行通信。 RFID电子标签是RFID系统中必备的一部分，相当于条码 技术中的条码符号，用来存储需要识别传输的信息。 RFID电子标签是一种微型的无线收发装置，标签中存储 着被识别物体的相关信息，通常被安置在被识别的物体表 面上。 当RFID电子标签被RFID读写器识别到或者电子标签主动 向读写器发送消息时，标签内的物体信息将被读取或改写。 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
阅读器的技术参数：
工作频率：与电子标签的工作频率保持一致，可支持多协 议 输出功率：满足应用的需要，符合国家和地区对无线发射 功率的许可 输出接口：接口形式多样，根据需要具有RS232、RS485、 USB、Wifi、GSM等多种接口 读写器形式：固定式、手持式、工业读写器等 工作方式：全双工、半双工和时序 读写器优先与电子标签优先
RFID的应用系统架构
Tags, Bar Codes etc
Antenna
Readers & Printers etc
Middleware Business “Edge Server” Applications
三、RFID系统组成
典型的RFID系统主要由阅读器、电子标签、中间件和应用系统软件组成。
电子标签的技术参数
标签激活的能量要求 标签信息的读写速度：可达毫秒级 标签信息的传输速率
我的速度 很快哦！
标签信息的容量
标签的封装尺寸 标签的读写距离
标签的可靠性
标签的工作频率 标签型与成本的关系
各种电子标签
（a）外形
（b）内部结构
智能标签
UHF 电子标签卡
电感耦合型系统一般用线 圈天线
电磁散射型系 统一般采用平 板天线
RFID天线结构和环境因素对天线性能有很大影响。天线的 结构决定了天线方向图、阻抗特性、驻波比、天线增益、 极化方向和工作频段等特性。 天线特性也受所帖附物体形状及物理特性的影响。例如， 磁场不能穿透金属等导磁材料，金属物附近磁力线形状会 发生改变，读写器天线发出的能量被金属吸收，读写距离 就会大大减小。另外，液体对电磁信号有吸收作用，弹性 基层会造成标签及天线变形，宽频带信号源（如发动机、 水泵、发电机）会产生电磁干扰等。
（2）逻辑控制单元 逻辑控制单元也称读写模块，主要任务和功能： ①与应用系统软件进行通信，并执行从应用系统软件发送 来的指令。 ②控制阅读器与电子标签的通信过程。 ③信号的编码与解码。 ④对阅读器和标签之间传输的数据进行加密和解密。 ⑤执行防碰撞算法。 ⑥对阅读器和标签的身份进行验证。
（3）天线 天线是一种能将接收到的电磁波转换为电流信号，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行识别。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。
RFID标签天线读距问题
超高频电子标签读取距离计算公式
Pth为芯片最小发射功率
Pt为阅读器发射功率 Gt为阅读器天线增益 Gr为标签天线增益
天线增益是指在输入功率相等的条件 下，实际天线与理想的辐射单元在空 间同一点处所产生的信号的功率密度 之比。
阅读器天线 设计要求： •天线线圈的电流最大，用于产生最大的磁通量 •功率匹配，以最大限度地利用磁通量的可用能量 •足够的带宽，保证载波信号的传输，这些信号是用 数据信号调制而成的。
标签天线
识读器天线
电子标签和读写器通过各自的天线构建起两者之间的非接触 信息传输通道。在RFID系统中，天线分为电子标签天线和读写 器天线两大类，分别承担接收能量和发射能量的作用。 无论是射频标签还是读写器的正常工作，都离不开天线或耦 合线圈：一方面，无源射频标签芯片要启动电路工作，需要通 过天线在读写器天线产生的电磁场中获得足够的能量；另一方 面，天线决定了射频标签与读写器之间的通信信道和通信方式， 它在射频标签与读写器实现数据通信过程中起到了关键的作用。
RFID天线分类： （1）按工作频段分类。RFID天线可分为短波天线、超短 波天线、微波天线等。 （2）按方向性分类。RFID天线可分为全向天线、定向天 线等。 （3）按外形分类。RFID天线可分为线状天线、面状天线 等。 （4）根据天线的设计工艺分类。根据RFID天线的设计工 艺分类，主要有线圈型、微带贴片型、偶极子型三种基 本形式的天线。其中，小于1m的近距离线圈型天线，它 们主要工作在中低频段；而1m以上远距离的应用系统需 要采用微带贴片型或偶极子型的RFID天线，它们工作在 高频及微波频段。这几种类型天线的工作原理是不相同 的。
电子标签天线
在电子标签中，天线面积占主导地位，即标签面积主 要取决于其天线面积。然而天线的物理尺寸受到其工作频 率电磁波波长的限制。
设计要求： •足够小，能够贴到需要的物品上 •有全向或半球覆盖的方向性 •有提供最大可能的信号给标签的芯片 •无论物品在什么方向上，天线的极化都能与阅读器的询问 信号相匹配 •非常便宜
电子标签的分类
按标签中存储器数据存储能力的不同，可分为： 标识标签与便携式数据文件。 标识标签中存储的只是标识号码，用于对特定的标识项 目，如人、物、地点进行标识，关于被标识项目的详细
的特定信息，只能在与系统相连接的数据库中进行查找。
便携式数据文件是指标签中存储的数据非常大，可以看 作是一个数据文件。这种标签一般都是用户可编程的， 如包装说明、工艺过程说明等。