RFID读写器和标签解析

RFID标签
有源标签
无源标签

EPC目前定义了5种电子标签
标签功能
EPC标签类型
Class 0
Class 1 Class 2 Class 3 Class 4
只读标签，EPC码在生产过程中写入，使用过程不能写 入，是无源标签。
可写一次之后只读，EPC码由读写器现场写入，是无源 标签。 可读写，是无源标签。， Class 2功能再加上电源以提供更长距离和更强大功能， 是一种半无源标签。 Class 3功能再加上有源通信以及与其他标签通信的能力。
射频识别标签
射频标签（RFID TAG）是安装在被识别对象上， 存储被识别对象相关信息的电子装置，常称为电子标 签。它是射频识别系统的数据载体，是射频识别系统 的核心。 一、射频识别标签的分类及其构成 1、分类 （1）按标签的工作方式分类 主动式标签。用自身的射频能量主动地发射数据给 读写器的标签。主动标签含有电源。 被动式标签。由读写器发出查询信号触发后进入通 信状态的标签。被动标签可有源也可无源。
超高频 SHF
2 、射频标签工作频率分类 （1）低频（LF）标签 低频标签工作频率范围30—300KHZ，典型 的工作频率有：125KHZ，133KHZ，低频标 签一般为无源标签，工作能量通过电感耦合 (近场）获得，阅读距离小于1米。 典型应用有：动物识别、容器识别、工具识 别、自动化生产线、精密仪器、电子闭锁防盗 等。国际标准有：ISO11784/11785（用于动 物识别）、ISO18000-2（125-135KHZ）
（3）按标签有无能源分类 无源标签。标签中不含电池的标签。 工作能量来自阅读器射频能量。 有源标签。标签中含有电池的标签。 不需利用阅读器的射频能量。 半有源标签：阅读器的射频能量起到 唤醒标签转入工作状态的作用。
（4）按标签的工作频率分类 低频标签：500KHz以下 中高频标签： 3M-30MHz 特高频标签：300M-3000MHz 超高频标签：3GHz以上 （5）按标签的工作距离分类 远程标签：工作距离1m以上 近程标签：10cm—100cm 超近程标签：0.2cm—10cm
3、控制与处理模块 控制与处理模块是射频读写设备的智能单 元。其主要功能包括实现发送到射频标签命令 的编码，回波信号的解码。差错控制，读写命 令流程策略控制。发送命令缓存，接收数据缓 存，与后端应用程序之间的接口协议实现， I/O控制等。其组成包括以下主要内容： （1）CPU或MPU（单片机）。智能处理单 元，内装嵌入程序。 （2）CPU或MPU外围接口电路。为CPU或 MPU提供必要的存储区、中断控制器、I/O信 号与I/O接口控制信号等。
调制
空中接口
射频 标签
二、射频读写器的构成 读写器一般由天线、射频模块和控制 处理模块和I/O接口模块组成。
1、天线 天线是发射和接收射频载波的设备。 不管何种射频读写设备均少不了天线或 耦合线圈。在确定的工作频率和带宽条 件下，天线发射由射频模块产生的射频 载波，并接收从标签发射回来的射频载 波。对射频识别系统而言，天线是射频 标签和读写器的空间接口。
800/900MHZ频段：我国于近期规划 出840-845MHZ及920-925MHZ频段用于 RFID技术，空间耦合方式为反向散射耦 合。主要用于商品货物流通。该频段电 磁波绕射能力强，最大工作距离可达8米 左右，背景电磁噪声小，天线尺寸适中， 射频标签易于实现，是全球范围内货物 流通领域大规模使用RFID技术的最合适 频段。相关的国际标准有ISO18000 6(860-930MHZ)
（3）特高频（UHF）与超高频（SHF）标 签 超高频与微波频段的射频标签，简称为微波 射频标签。阅读距离一般大于1米，典型情况 为4—6米，最大可达10米以上。各工作频率的 用途及特点： 433MHZ 左右：耦合方式为反向散射耦 合（远场），主要用于货物管理及特定场合。 该频段电磁波绕射能力强，工作距离较远，但 天线尺寸较大，该频段的无线电业务繁杂，容 易引起干扰问题。相关的国际标准有 ISO18000 -7(433.92MHZ)
差
无
差
较短
最低
磁卡 IC卡 RFID卡

一般 大 大
读/写 读/写 读/写
一般 最好 最好
无 有 有
较差 好 很好
短 长 最长
低 较高 较高

条码和磁卡的成本较低，但是都容易磨损，且数据量很小；接触式IC卡的 价格稍高，数据存储量较大，安全性好，但是也容易磨损，寿命短。 与条码、磁卡、接触式IC卡相比，RFID标签实现了免接触操作，具有应用 便利，无机械磨损，寿命长，无需可见光源，穿透性好，抗污染能力和耐 久性强等特点。并且，RFID标签可以在恶劣环境下工作，读取距离远，支 持写入数据，可重复使用，并使用了防冲撞技术，能够识别高速运动物体, 并可同时识别多个射频卡。
（3）二次封装（基板上涂覆绝缘膜、冲裁）
Inlay 涂敷有冷凝胶的Inlay 不干胶 冷凝胶 塑料（底纸）
电路带保护的标签
刷好不干胶的标签
离型纸
成卷的不干胶标签
射频读写器（Reader and Writer)
射频读写器根据具体实现功能的特点有其 他较为流行的别称： 单纯实现读取标签信息的设备成为阅读器 (Reader)、读出装置(Reading Device)、扫描 器(Scanner)等。 单纯实现向标签内存写入信息的设备成为编 程器(Programmer)、写入器(Writer)等。 综合具有读取与写入标签内存信息的设备成 为读写器、通信器(Communicator)等。
低频标签的优势：具有省电、廉价的 特点；工作频率不受无线电频率管制约 束；可以穿透水、有机组织、木材等； 非常适合近距离、低速度的、数据量要 求较少的识别应用。 低频标签的劣势有：存储数据量少， 只能适合低速、近距离识别应用；与高 频标签相比，天线匝数更多，成本更高 一些。
（2）高频（HF）标签 高频标签工作频率范围3—30MHZ，典型 工作频率为13.56MHZ，中高频标签一般也采 用无源设置，其工作能量和低频标签一样，也 是通过电感耦合（近场）获得，其基本特点与 低频标签相似，由于其工作频率的提高，可以 选用较高的传输速度，天线设计相对简单，标 签一般制成卡片形状。 典型的应用包括：无线IC卡、电子车票、 电子身份证、电子闭锁防盗、自动化生产线等。 相关的国际标准有ISO14443、ISO15693、 ISO18000-3（13.56MHZ)等.
高频HF 甚高频VHF 特高频UHF 超高频SHF
目前我国已规划的用于RFID技术的频率
频段名 低频LF 高频HF 特高频 UHF 频段 30-300KHz 3-30MHz 工作频率 50K-190KHz（主要是 125/134KHz） 13.553-13.567MHz
300-3000MHz 433.00-433.79MHz 910.10M/912.10M/914.10M (微波) 840-845MHz,920-925MHz 2.4000-2.4835GHz 3-30GHz (微波) 5.795G/5.805GHz 5.835G/5.845GHz
三、 射频标签的制作与封装
射频标签产品按形态和材质的不同 可分为三大类：标签类、注塑类和卡片 类。 封装工艺 封装环节主要包括三个主要工艺：天 线基板制作、一次封装（Inlay的制作） 和二次封装（基板上涂覆绝缘膜、冲裁）
（1）天线基板的制作 天线基板的制作目前主要包括两种方 式：一种是传统的蚀刻工艺，另一种是 丝网印刷工艺。 （2）一次封装（内嵌片的制作） 一次封装是指带有天线的基板和芯片 通过点胶的方式制成内嵌片的过程。
（2）调制/解调电路。用于实现基带信号载 波发送与接收的调制（装载）与解调（卸载）。 （3）功率放大电路。用于实现将输出到天线 的射频信号放大到足够的功率电平。 （4）单天线收发分离电路。用于实现读写 器发送与接收射频信道的分离。 （5）信号放大、滤波、整形处理电路。用 于处理解调后的回波信号。 （6）收发控制电路。用于控制射频功率的 输出以及多天线系统的功率分配。
（2）RS422/485串行接口。标准串行接口， 支持远距离通信，标准传输距离1200米。采用 差分数据传输模式，抗干扰能力较强。通信速 度范围与RS232相同。 （3）标准并行打印接口。通常用于为读写 设备提供外接打印机，输出读写信息的功能。 （4）以太网接口。提供读写设备直接入网 接入能力与接口，一般均支持TCP/IP协议。 （5）红外线IR接口。提供红外线接口，近 距离串行红外无线传输，传输速度与标准串口 高速相当。 （6）USB接口。标准串行接口，短距离、 高速传输接口。
（3）信号加工、缓存等处理电路。对 发送命令、接收回波信号进行编码、解 码、缓冲存储等。 （4）时钟电路、看门狗电路。为 CPU/MPU提供工作时钟以及系统自恢复 功能。 （5）其他控制与接口电路。根据系 统的功能，实现相应的控制与接口预处 理。
4、I/O接口模块 I/O接口模块用于实现读写设备与外部 传感器、控制器以及应用系统主机之间 的输入与输出通信。常用的I/O接口类别 有： （1）RS232串行接口。计算机流行 的标准串行通信接口，可实现双向数据 传输，优点是标准接口、通用、流行。 缺点是传输速度与传输距离受限。
2、射频模块 射频通道模块是射频读写设备的前端，也 是影响系统价格的关键。射频模块由射频振荡 器、射频处理器、射频接收器及前置放大器组 成。射频模块可分为发射通道和接收通道两部 分，分别用于发射和接收射频载波。射频模块 通常完成控制与处理模块传送来的发送控制命 令Biblioteka Baidu执行，其主要功能有两项，一是将读写器 欲发往射频标签的命令调制（装载）到射频信 号上，经发射天线发送出去。二是对射频标签 反回到读写器的回波信号的解调处理，并将处 理后的回波基带信号送控制处理模块。射频模 块的组成包括以下主要内容： （1）频率源电路。用于产生读写设备载波 调制的频率信号。
二、 射频识别工作频率 1、电磁波波段的划分
波段名 波长 频率 30-300KHz 长波LW 1-10km 中波MW 100-1000m 3003000KHz 3-30MHz 短波SW 10-100m 1-10m 30-300MHz 超短波 10-100cm 300微波 3000MHz 1-10cm 3-30GHz 频段名 低频LF 中频MF
2.45G/5.8GHZ频段：空间偶合方式为 反向散射耦合（远场）。主要用途为车 辆识别和货物流通。该频段电磁波为视 距传播，绕射能力差，且相对来讲空间 损耗大，因此工作范围小。由于频率高， 相对而言制造成本大，同时该频段为 ISM频段，电磁环境复杂，干扰问题在 特定场合可能较为突出。相关的国际标 准有ISO18000-4（2.45GHZ)、 ISO18000-5(5.8GHZ)、
（2）按标签的读写方式分类 只读型标签。只能读出不能写入的标签。可分 为以下三类： 只读标签：内容出厂时已写入，识别时只可读 出，不可改写。 一次性编程只读标签：标签内容只可在应用前 一次性编程写入，识别过程中内容不可改写。 可重复编程只读标签：标签内容经擦除后可重 新编程写入，识别过程中内容不可改写。 读写型标签。标签内容既可被读写器读出，又 可由读写器写入的标签。
2、射频识别标签的构成 射频识别标签一般由天线、调制器、编码发 生器、时钟及存储器构成。
天线 电源
调制器
控制器（CPU）
编码发生器
时钟
存储器
3、射频识别标签的功能 （1）具有一定容量的存储器，用于存储被识 别对象的信息。 （2）在一定工作环境下及技术条件下标签数 据能被读出或写入。 （3）维持对识别对象的识别及相关信息的完 整。 （4）数据信息编码后，工作时可传输给读写 器。 （5）可编程，且一旦编程后，永久性数据不 能再修改。 （6）具有确定的期限，使用期限内无须维修。
RFID系统框图
现有四种识别技术
1.条形码
2.磁卡 3.IC卡 4.RFID卡
四种识别技术的比较
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
磁性物质 EEPROM EEPROM
小
只读
CCD或激 光束扫描
电磁转换 电擦除、 写入 无线通信
RFID读写器
一、射频读写器的工作原理模型
基带模块： 射频模块： 基带信号处理 调制解调处理 应用程序接口 数据命令接口 应用接口 数据命令缓冲 控制与协议处理 发送通道 数据命令接口 接收通道 缓冲存储区 收发分离
天
天线接口
线
一、射频识别系统的工作原理模型
读写器 应用 应用接口 系统
编码 解码