北京交通大学-电路分析研讨-RFID射频识别原理研究
《RFID射频识别实验》课件
实验知识
了解RFID射频识别技术的 基本原理和概念，为实验 操作提供理论支持。
实验步骤详解
实验步骤一
将RFID标签粘贴在物体上，并使用 读写器进行标签信息的写入。
实验步骤二
将读写器与电脑连接，通过软件对标 签信息进行读取和验证。
实验步骤三
在不同距离和角度下进行标签信息的 读取，测试RFID系统的识别能力和 稳定性。
RFID技术的应用领域
要点一
总结词
列举并简要描述RFID技术在不同领域的应用情况。
要点二
详细描述
RFID技术在许多领域都有广泛的应用。在供应链管理方面 ，RFID技术可以实现对商品的全程跟踪，提高物流效率； 在零售业中，RFID技术可以实现自动结账和库存管理，提 高销售效率；在医疗领域，RFID技术可以实现对医疗器械 和患者的跟踪管理，提高医疗安全和效率；在交通领域， RFID技术可以用于车辆自动识别和收费管理，提高交通效 率。此外，RFID技术还可以应用于身份识别、电子门禁、 动物跟踪等领域。
02
实验设备与器材介绍
实验所需设备
RFID读写器
用于读取和写入RFID标签的数 据，是实验的核心设备。
RFID标签
存储物品信息的电子标签，可 以附着在物品上。
电脑
用于连接读写器和软件操作。
实验箱
用于放置设备和连接线缆。
实验器材介绍
01
02
03
04
读写器
采用高频或超高频频段，具有 数据传输速度快、识别距离远
深入分析。
数据处理技术
02
运用数据挖掘、机器学习等技术，对实验数据进行处理，提取
有价值的信息。
结果呈现方式
03
射频识别rfid简介介绍
RFID系统由标签和阅读器两部分组成。标签由天线和芯片组成，存储着物体的标识信息。阅读器通过 天线发送射频信号，与标签进行通信，获取标签中的信息，并将信息传输到计算机系统进行处理。
RFID技术的历史与发展
起源
RFID技术最早起源于二战时期， 用于识别飞行中的友军飞机。
早期发展
20世纪60年代，RFID技术开始应 用于商业领域，如超市的商品防 盗系统。
非法跟踪
不法分子可以利用RFID技术追踪特定目标，侵犯个人隐私 。
恶意干扰
攻击者可以通过干扰RFID通信，导致标签无法正常工作或 篡改数据。
解决方案
加密技术
访问控制
对RFID标签中的敏感数据进行加密处理， 确保数据在传输和存储过程中的安全性。
限制对RFID标签的访问权限，只有授权人 员才能读取或修改标签数据。
THANKS
谢谢您的观看
药品管理与追溯
通过RFID技术，可以实现药品的追溯和管理，提高药品安全性 和监管效率。
身份识别与门禁控制
快速身份验证
RFID技术可以实现快速、准确的身份验证，提高安全性和通行效 率。
门禁控制与管理
通过RFID技术，可以实现门禁控制和管理，确保特定区域的安全 访问。
数据安全与隐私保护
在身份识别与门禁控制应用中，需注意数据安全和隐私保护问题， 确保个人信息不被泄露和滥用。
03
RFID系统的组成
RFID标签
01
02
03
标签类型
RFID标签分为被动式、主 动式和半主动式三种类型 ，其中被动式标签应用最 为广泛。
标签结构
RFID标签由芯片和天线组 成，芯片负责存储和传输 数据，天线则负责接收和 发送信号。
射频rfid的工作原理
射频rfid的工作原理小伙伴，今天咱们来唠唠射频RFID（Radio Frequency Identification）这超有趣的玩意儿的工作原理呀。
RFID就像是一个有魔法的小标签，你别看它小小的，本事可大着呢。
它主要是由标签、阅读器和天线这几个小伙伴组成的。
咱先说说标签。
这个标签呀，就像是一个小小的身份识别卡。
它里面有个芯片，这个芯片就像是它的小脑袋，存着各种各样的信息呢。
有的是关于物品的名称啦，有的是这个物品的编号之类的。
然后呢，还有个小天线在标签里。
这个小天线可重要啦，就像是它的小嘴巴和小耳朵。
当有射频信号过来的时候，它能接收，然后把信号传给芯片；芯片处理完信息之后呢，它又能通过这个小天线把信息再发出去。
这标签可分为有源标签和无源标签哦。
有源标签就像是一个精力充沛的小家伙，它自己带着电池，能主动地发射信号，距离还能挺远呢。
无源标签就比较低调啦，它没有电池，得靠阅读器发过来的射频信号给它充电，然后才能工作，不过它比较简单小巧，成本也低。
再说说阅读器。
阅读器就像是一个大侦探，在那到处寻找这些小标签。
它有一个大天线，这个大天线能发出射频信号。
这个信号就像一种神秘的电波，在周围的空间里传播。
当这个电波碰到那些小标签的时候，就像是大侦探发现了小线索。
如果是无源标签，阅读器发出来的信号就像给小标签注入了能量，让小标签能把自己的信息回传过来。
如果是有源标签，那就是阅读器和标签之间互相发送信号，就像两个人在对话一样。
阅读器收到标签回传的信息后，就可以把这些信息进行处理啦，比如说把信息传给电脑系统，这样人们就能知道这个标签对应的物品是什么情况啦。
还有那个天线呀，不管是在标签里还是在阅读器里，都是超级重要的角色。
就像前面说的，在标签里，它是小标签和外界交流的小窗口；在阅读器里，它可是发射和接收信号的大功臣。
它的形状、大小、位置都会影响到射频信号的发射和接收效果呢。
比如说，有的天线是那种长长的、直直的形状，有的是那种弯弯绕绕的形状，不同的形状适合不同的工作环境和要求。
RFID原理及现在分析课件
6． 我们如何知道哪个频率适合于我 们的产品？
1． 我们如何知道哪个频率适合于我们的产品？ 不同的频率有 不同的特点，因此他们的用途也就形形色色。例如，低频标签比 超高频标签便宜，节省能量，穿透废金属物体力强，他们最适合 用于含水成分较高的物体，例如水果等。超高频作用范围广，传 送数据速度快，但是他们比较耗能，穿透力较弱，作业区域不能 有太多干扰，适合用于监测从海港运到仓库的物品。当做选择时， 最好咨询一下相关的专家，供货商，从而选择正确的射频。
电子标签依据频率的不同可分为低频电子标签、高频电子标签、超高频电 子标签和微波电子标签。依据封装形式的不同可分为信用卡标签、线形标 签、纸状标签、玻璃管标签、圆形标签及特殊用途的异形标签等。 RFID 阅读器（读写器）通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以实现对标 签识别码和内存数据的读出或写入操作。典型的阅读器包含有高频模块 (发送器和接收器)、控制单元以及阅读器天线。
——超高频标签主要用于支持远距离通信场合，支持读写距离范围： 0--30米，标签容量为64Byte—512Byte（32-256个汉子），标签忌与液 态物靠近，影响识读。
另外因为我们采用ＣＰＫ信息安全技术，对标签信息进行签名操作，签 名信息最小占用字节数量为：４８Byte（24个汉字） 。
一般建议，在实际应用中写入标签的信息为关键信息（不到40个汉子）， 这样避免标签容量不够。
➢ 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.
➢ 阅读器(Reader):读取(有时还可以写入)标签信息 的设备，可设计为手持式或固定
式. ➢ 天线(Antenna)：在标签和读取器间传递射频信号
6.RFID无线识别电子标签基础介绍
射频识别(RFID)原理-阅读器天线电路
（2）谐振时，回路电流最 Vs 大，即，且与同相
（3）电感与电容两端电压 的模值相等，且等于外加 电压的Q倍
L
R1
C
I
RL
6
第2章 电感耦合方式的射频前端
• 串联谐振回路
回路的品质因数
RS
Q 0L 1 1 L 1
R 0CR R C R
阻抗
Z
R2 X 2
R2
L
1
C
2
L
R1
C
I
RL
相角
arctan X
L 1
arctan
C
R
R
4
第2章 电感耦合方式的射频前端
• 串联谐振回路
串联回路的谐振条件
RS
X L 1 0
C
Vs
L
R1
C
I
RL
0
1 LC
f0
2π
1 LC
0L
1
0C
L
C
5
第2章 电感耦合方式的射频前端
• 串联谐振回路具有如下特 性：
0
通频带
ω
ω1 ω0 ω2
BW 2 1 2 2 0 20.7 0 f0
2π
2π
2π 2πQ Q
10
第2章 电感耦合方式的射频前端
• 电感线圈的交变磁场
– 安培定理指出，电流流过一个导体时，在此导 体的周围会产生一个磁场 。
a
H i
H i 2πa
11
第2章 电感耦合方式的射频前端
• 电感线圈的交变磁场
– 频率小于135 kHz和为13.56 MHz
rfid射频识别技术基本工作原理
rfid射频识别技术基本工作原理RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）是一种无线通信技术，用于自动识别和跟踪标签上的信息。
RFID系统由读写器和标签组成，通过射频信号进行通讯。
RFID系统的基本工作原理如下：1.标签制作：标签由集成电路芯片和天线组成。
集成电路芯片存储和处理数据，而天线用于接收和发送射频信号。
2.标签激活：当标签处于读写器的射频场范围内时，射频信号能够传输到标签天线。
标签利用射频信号携带能量来激活并启动自身工作。
3.数据交互：读写器向标签发送一个命令，标签通过天线接收这个命令并解码。
标签根据命令的内容进行相应的处理，并将响应信息通过射频信号发送回读写器。
4.读写器识别：读写器收到由标签发送的射频信号后，进行解码和处理。
读写器判断标签的身份和所携带的信息，并将这些信息传输到计算机系统进行分析和处理。
5.数据处理：计算机系统根据标签所携带的信息进行相应的处理，如存储、更新、查询等操作。
计算机系统还可根据需求将特定的命令通过读写器发送到标签，实现对标签的控制。
6.实时跟踪：RFID系统可以实现对标签的实时跟踪，读写器可持续读取标签的信息，并将其和特定的位置信息进行关联，实现对物流、库存和资产的管理和追踪。
RFID技术在工业、物流、零售、医疗等领域具有广泛应用。
其主要优势包括：1.自动化：RFID技术可以实现自动化识别和跟踪，提高工作效率和生产力。
2.无需接触：标签和读写器之间无需物理接触，可以在不同条件下进行远距离识别。
3.高可靠性：RFID技术不受光线、尘埃、温度等环境因素的影响，具有较高的可靠性。
4.多标签读取：读写器可以同时读取多个标签的信息，提高工作效率。
5.数据安全：RFID系统可以对标签进行安全认证和数据加密，确保数据的安全性和完整性。
6.实时跟踪：RFID系统可以实时跟踪物品的位置和状态，提供有价值的信息供管理决策使用。
尽管RFID技术在许多领域都有广泛应用，但仍然存在一些挑战，包括：1.成本：尤其是在大规模应用中，RFID系统的成本相对较高，包括标签、读写器和基础设施的投入。
了解射频识别技术的基本原理和工作原理
了解射频识别技术的基本原理和工作原理射频识别技术（Radio Frequency Identification，简称RFID）是一种通过无线电信号实现物体自动识别的技术。
它可以用于物品的追踪、管理和控制，广泛应用于物流、供应链管理、交通运输、零售业等领域。
本文将介绍射频识别技术的基本原理和工作原理。
一、射频识别技术的基本原理射频识别技术基于无线电通信原理，将物体与射频标签联系起来，通过射频信号的传输和接收，实现对物体的识别和追踪。
射频识别系统由三个主要组成部分构成：射频标签、读写器和中央数据库。
1. 射频标签：射频标签是射频识别系统中的被识别物体的载体。
它由射频芯片和天线组成。
射频芯片储存了与被识别物体相关的信息，如物品的序列号、生产日期等。
天线用于接收和发送射频信号。
2. 读写器：读写器是射频识别系统中的核心设备，用于与射频标签进行通信。
读写器通过射频信号与射频标签进行数据交换，读取射频标签中的信息。
读写器还可以向射频标签写入新的数据。
3. 中央数据库：中央数据库是射频识别系统中存储和管理射频标签信息的地方。
读写器将读取到的射频标签信息传输到中央数据库中，用户可以通过查询数据库获取所需信息。
二、射频识别技术的工作原理射频识别技术的工作原理可以简单概括为：读写器向射频标签发送射频信号，射频标签接收到信号后，将储存在芯片中的信息通过射频信号传回给读写器，读写器再将信息传输到中央数据库进行处理和存储。
具体来说，射频识别技术的工作过程包括以下几个步骤：1. 初始化：读写器向射频标签发送初始化信号，激活射频标签。
2. 识别：读写器向射频标签发送识别信号，射频标签接收到信号后，将储存在芯片中的信息通过射频信号传回给读写器。
3. 数据处理：读写器将接收到的射频标签信息传输到中央数据库进行处理和存储。
中央数据库可以对接收到的信息进行分析、查询和管理。
4. 反馈：根据中央数据库的处理结果，读写器可以向射频标签发送反馈信号，如写入新的数据或修改标签状态。
rfid射频识别技术基本工作原理
rfid射频识别技术基本工作原理RFID（Radio-Frequency Identification）技术是一种无线射频识别技术，广泛应用于物联网、供应链管理、物流跟踪、智能交通等领域。
其基本工作原理是利用射频信号进行物品识别和数据传输。
本文将对RFID技术的基本工作原理、应用领域以及发展趋势进行介绍。
一、RFID技术的基本工作原理RFID技术的基本工作原理是由读写器（Reader）和标签（Tag）组成的系统。
读写器通过天线发射射频信号，当该信号接收到标签天线上时激活标签。
标签接收到射频信号后，利用这个能量驱动自身的芯片，将存储在芯片内的信息回传给读写器，完成数据的读取和写入。
整个过程无需接触，可实现远程自动识别。
RFID系统包括以下几个主要组成部分：1.标签天线：用于接收来自读写器的射频信号，并传递给标签芯片。
2.标签芯片：内嵌有芯片和天线的标签，用于存储物品信息并与读写器进行通信。
3.读写器天线：用于发射射频信号，并接收标签回传的射频信号。
4.读写器模块：负责发射射频信号、接收标签回传信号、数据处理和通信。
5.控制系统：管理整个RFID系统的数据读写、信息处理和设备控制。
二、RFID技术的应用领域1.物流管理：在物流管理领域，RFID技术可以实现对货物的追踪和管理。
标签可以贴附在货物上，通过RFID读写器对货物进行自动识别和记录，提高了物流管理的效率和精度。
2.供应链管理：RFID技术可以帮助企业对供应链进行实时监控和管理，提高生产和物流的效率，降低库存成本，改善供应链整体运作效果，实现供需匹配。
3.零售业：在零售业中，RFID技术可以用于商品的防盗和库存管理。
通过RFID标签的贴附，能够实现对商品的追踪和定位，提高了商品管理的便捷性和精准性。
4.医疗保健：在医疗保健领域，RFID技术可以用于病人身份识别、药品管理、设备追踪等方面，提高了医疗保健服务的精准性和效率。
5.智能交通：RFID技术可以应用于智能交通领域，如收费系统、车辆管理、车辆定位等方面，提高了智能交通系统的管理和服务水平。
物联网：射频识别(RFID)原理及应用 第5章 RFID中的编码与调制技术(53页)
图5-4 简单异或的缺陷来自5-5 编码器电路图5-6 曼彻斯特码编码器时序波形图示例
（3）软件实现方法 ① 编码。
通常，采用曼彻斯特码传输数据信息时，信息块格式如图5-7 所 示 ， 起 始 位 采 用 1码 ， 结 束 位 采 用 无 跳 变 低 电 平 。
图5-7 数据传输的信息块格式
当 输 出 数 据 1的 曼 彻 斯 特 码 时 ， 可 输 出 对 应 的 NRZ码 10；当 输 出 数 据 0的 曼 彻 斯 特 码 时 ， 可 输 出 对 应 的 NRZ码 01；结束位的 对 应 NRZ码 为 00。 对 应 的 编 码 示 意 图 如 图 5 - 8所 示 。
1．基带信号和宽带信号
传输数字信号最普遍而且最容易的方法是用两个电压电平来 表示二进制数字1和0。这样形成的数字信号的频率成分从 0开始 一直扩展到很高，这个频带是数字电信号本身具有的，这种信号 称为基带信号。直接将基带信号送入信道传输的方式称为基带传 输方式。
2．数字基带信号的波形
最常用的数字信号波形为矩形脉冲，矩形脉冲易于产生和变 换。以下以矩形脉冲为例来介绍几种常用的脉冲波形和传输码型。 图 5 - 1为 4种 数 字 矩 形 码 的 脉 冲 波 形 。
（ 3 ） 单 边 带 调 幅 （SSBSC）
DSBSC信 号 的 两 个 边 带 是 完 全 对 称 的 ， 每 个 边 带 都 携 带 了 相 同的调制信号信息。从节省频带的角度出发，只需要发射一个边 带（上边带或下边带），因此得到单边带调幅。单边带信号的带 宽 与 AM信 号 、 DSBSC信 号 相 比 ， 其 缩 减 了 50%，且功率利用率提 高了一倍。
射频识别工作原理
射频识别工作原理
射频识别（RFID）是一种无线通信技术，其工作原理是通过射频信号在读写器与标签之间进行信息传输和识别。
射频识别系统由读写器和标签两部分组成。
标签是射频识别系统的被动部分，通常由一个天线和一个芯片组成。
芯片内部存储有唯一的标识码和其他相关数据。
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。
标签的天线会接收到这个信号，并将其转换为电能，供给芯片运行。
芯片接收到射频信号后，会解析信号中的信息并通过天线将响应信号发送回读写器。
响应信号中包含了标签的标识码等相关数据。
读写器通过解析响应信号中的信息，可以确定标签的身份及所携带的数据。
射频识别技术的工作原理基于电磁感应技术。
读写器发送的射频信号经过天线产生一个电磁场，当标签靠近时，电磁场会感应到标签中的芯片。
标签利用电磁感应原理将电磁场转换成电能，并运行芯片中的逻辑电路，最终完成数据的传输和识别。
射频识别技术具有非接触式、即时性和自动性等特点，适用于多种领域，如物流管理、商品防伪、智能交通等。
它能够提高工作效率、减少误操作，并为信息管理提供了便利。
(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：①1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：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。
RFID系统基本原理
声表面波RFID的主要优点有： （1）读取范围大且可靠，可达数米；
（2）可使用在金属和液体产品上；
（3）标签芯片与天线的匹配简单，制作工艺成本低； （4）不仅能识别静止的物体，而且能识别速度达300km/h的高速运动物体。 （5）可在高温差（-100℃～300℃）、强电磁干扰等恶劣环境下使用。
的电路，以提高声表面波标签的性能。
四、声表面波标签的识别原理
（3）应用小型低成本且适合待识别物品的电子标签天线 为增加识别距离和提高识别可能性，应尽量加大天线尺寸，但在 一些应用中，却希望标签尺寸越小越好。因此，小型且低成本适 合待识别物品的电子标签天线是应用的关键。
四、声表面波标签的识别原理
（4）封装 由于标签附着的物品和使用环境千差万别，所以其封装结构各有特色，它们 都必须达到以下几个要求。 保证压电芯片在工作寿命期间能耐受外部环境应力及其变化，不造成性能 恶化。
三、电磁反向散射RFID系统
2、反向散射调制 雷达技术为RFID的反向散射耦合方式提供了理论和应用基础。
当电磁波遇到空间目标时，其能量的一部分被目标吸收，另一部
分以不同的强度散射到各个方向。在散射的能量中，一小部分反 射回发射天线，并被天线接收（因此发射天线也是接收天线）， 对接收信号进行放大和处理，即可获得目标的有关信息。
补充。
SAW标签应用领域非常广泛，包括物流管理、路桥收费、公共交通、门禁 控制、防伪、超市防盗、航空行李分拣、邮包跟踪、流水线控制与跟踪、 体育竞赛等。同时也适用于压力、应力、扭曲、加速度 和温度等变化参数 的测量，如铁路红外轴温探测系统的热轴定位、轨道衡、超偏载检测系统、
汽车轮胎压力等。
四、声表面波标签的识别原理
射频识别技术原理分析及结构原理图
射频识别技术原理分析及结构原理图系统组成和工作原理最基本的RFID系统由三部分组成：1. 标签(Tag，即射频卡)：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。
2. 阅读器：读取(在读写卡中还可以写入)标签信息的设备。
3. 天线：在标签和读取器间传递射频信号。
有些系统还通过阅读器的RS232或RS485接口与外部计算机(上位机主系统)连接，进行数据交换。
系统的基本工作流程是：阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流，射频卡获得能量被激活；射频卡将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去；系统接收天线接收到从射频卡发送来的载波信号，经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收的信号进行解调和解码然后送到后台主系统进行相关处理；主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。
在耦合方式(电感-电磁)、通信流程(FDX、HDX、SEQ)、从射频卡到阅读器的数据传输方法(负载调制、反向散射、高次谐波)以及频率范围等方面，不同的非接触传输方法有根本的区别，但所有的阅读器在功能原理上，以及由此决定的设计构造上都很相似，所有阅读器均可简化为高频接口和控制单元两个基本模块。
高频接口包含发送器和接收器，其功能包括：产生高频发射功率以启动射频卡并提供能量；对发射信号进行调制，用于将数据传送给射频卡；接收并解调来自射频卡的高频信号。
不同射频识别系统的高频接口设计具有一些差异，电感耦合系统的高频接口原理图如图1所示。
阅读器的控制单元的功能包括：与应用系统软件进行通信，并执行应用系统软件发来的命令；控制与射频卡的通信过程(主-从原则)；信号的编解码。
对一些特殊的系统还有执行反碰撞算法，对射频卡与阅读器间要传送的数据进行加密和解密，以及进行射频卡和阅读器间的身份验证等附加功能。
射频识别系统的读写距离是一个很关键的参数。
rfid原理的六个实验报告
rfid原理的六个实验报告RFID 原理的六个实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是深入探究射频识别（RFID）技术的工作原理，通过六个具体的实验，亲身体验和理解 RFID 系统中信号的传输、数据的编码与解码、读写器与标签之间的通信协议等关键知识点，为进一步掌握和应用该技术打下坚实的基础。
二、实验设备与材料1、 RFID 读写器及配套天线2、多种类型的 RFID 标签（包括无源标签、有源标签等）3、计算机及相关软件4、示波器5、电源供应器三、实验一：RFID 信号频率测量实验步骤1、将 RFID 读写器与天线正确连接，并接通电源。
2、将示波器探头连接到读写器的信号输出端口。
3、启动读写器，使其发送射频信号。
4、通过示波器观察并测量信号的频率。
实验结果经过多次测量和记录，发现读写器发送的射频信号频率稳定在_____MHz 左右，与预期的工作频率相符。
实验分析RFID 系统通常工作在特定的频率范围内，如低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）等。
本次实验测量得到的频率结果验证了所使用的读写器工作在设定的频率上，这是保证系统正常通信的基础。
四、实验二：RFID 标签读取距离测试实验步骤1、将一个无源 RFID 标签固定在一个位置。
2、手持读写器，逐渐远离标签，同时尝试读取标签的信息。
3、记录每次能够成功读取标签信息时读写器与标签之间的距离。
实验结果在不同的环境条件下，读取距离有所差异。
在空旷、无干扰的环境中，最大读取距离达到了_____米；而在有金属障碍物和电磁干扰的环境中，读取距离明显缩短，约为_____米。
实验分析RFID 标签的读取距离受到多种因素的影响，如标签的类型（无源或有源）、工作频率、环境中的障碍物、电磁干扰等。
无源标签依靠读写器发送的电磁场获取能量，因此其读取距离相对较短；而有源标签自身带有电源，读取距离通常较远。
环境中的障碍物和电磁干扰会削弱射频信号的强度，从而影响读取距离。
五、实验三：RFID 数据编码与解码实验步骤1、使用读写器向标签写入一段特定编码格式的数据。
射频识别技术的基本原理
射频识别技术的基本原理
射频识别（Radio Frequency Identification，简称RFID）技术的基本原理是利用无线电信号进行识别和定位。
该技术通过将一个包含识别信息的微型芯片（称为RFID标签或标签）与读写器（称为RFID阅读器或读写器）进行通信，从而实现对标签实时远程识别。
射频识别技术的基本原理包括以下几个主要步骤：
1. 标签激活：RFID标签内部包含一个微型芯片和一个天线。
当标签靠近读写器时，读写器向标签发送一段电磁波，这个电磁波被称为激活信号。
标签接收到激活信号之后，它会从被动模式切换到活动模式并开始与读写器进行通信。
2. 数据传输：标签经过激活之后，可以通过天线接收读写器发送的命令，并将标签内部存储的信息通过天线发送回读写器。
这些信息可能包括标签的唯一识别号码、存储在标签上的数据等。
读写器可以通过解析接收到的数据来实现对标签的识别和定位。
3. 识别和定位：读写器在与标签进行通信时，可以通过激活信号的强度、回传信号的延迟等特征来判断标签与读写器的距离和方位。
通过多台读写器的组合使用，可以实现对多个标签的识别和定位。
射频识别技术的基本原理使得其具有许多应用场景，如物流追
踪、资产管理、库存管理、门禁系统等。
它可以实现对物品的快速识别和定位，提高工作效率和安全性。
简述射频识别系统的结构及工作原理
简述射频识别系统的结构及工作原理射频识别系统的结构及工作原理射频识别（Radio Frequency Identification，简称RFID）系统是一种利用无线电波进行数据传输和识别的技术。
它由射频标签、读写器和中间平台组成。
下面将从结构和工作原理两个方面对射频识别系统进行简述。
1. 结构射频识别系统的结构主要包括以下几个组成部分：•射频标签：射频标签是射频识别系统中最基本的组件。
它由芯片和封装材料组成，内部存储有一定量的数据。
射频标签一般分为主动标签和被动标签两种。
主动标签内置电池，具备主动发送信号的能力；被动标签没有电池，其工作完全依靠读写器的能量供应。
•读写器：读写器是射频识别系统的核心设备之一，用于与射频标签进行通信。
读写器通过射频天线发射一定频率的电磁波信号，当射频标签进入读写器的通信范围内时，射频标签接收到读写器发射的信号并利用其中的能量激活，然后将标签信息通过射频信号传送回读写器。
•中间平台：中间平台是射频识别系统中的关键组成部分，用于接收读写器传回的射频标签信息，并对这些信息进行处理和管理。
中间平台一般由计算机系统和数据库组成，可以实现对射频标签进行数据管理、查询、分析等功能。
2. 工作原理射频识别系统的工作原理如下：1.读写器发射信号：读写器通过射频天线发射一定频率的电磁波信号，信号一般以脉冲的形式传输。
2.射频标签接收信号：当射频标签进入读写器的通信范围内，射频标签的天线接收到读写器发射的信号，并将其转化为电能。
3.射频标签信息传送：射频标签利用被激活的电能，将其内部存储的标签信息通过射频信号的形式传送回读写器。
4.读写器接收信息：读写器的天线接收到射频标签传回的信号，并将其转化为数字信号。
5.中间平台处理信息：读写器将读取到的射频标签信息传送给中间平台进行处理和管理。
中间平台通过解析射频标签的信号，获取其中的标签信息，并将其存储到数据库中。
6.数据分析与应用：中间平台可以根据需求对射频标签的数据进行分析和处理，实现对物流追踪、库存管理、资产管理等应用场景的支持。
rfid电路原理
rfid电路原理
RFID（Radio Frequency Identification）电路是一种通过无线电技术实现物体自动识别和追踪的系统。
它由两部分组成：标签和读写器。
标签是RFID系统中的被动部分，通常由一个芯片和一个天线构成。
芯片内部存储有唯一的识别码和其他相关数据。
当接收到读写器发送的射频信号时，标签的天线将接收到的能量转换成电能，用来激活芯片，并将存储的数据回传给读写器。
读写器是RFID系统中的主动部分，它负责发送射频信号，接收并解析标签回传的数据。
读写器通常由射频模块、控制单元和通信接口构成。
射频模块用于发送和接收射频信号，控制单元负责对射频信号进行处理并控制通信过程，通信接口用于将读写器与其他设备连接。
RFID电路的工作原理是基于电磁感应现象。
当标签处于读写器的工作范围内时，读写器发送的射频信号会激活标签上的芯片。
标签接收到能量后，芯片开始工作，并将存储在其中的数据回传给读写器。
读写器通过解析回传的数据来实现对标签的识别和追踪。
RFID技术具有无线传输、非接触操作、高速读写和大容量存储等特点，被广泛应用于物流、库存管理、身份识别、支付系统等领域。
同时，RFID电路的工作原理也为其他无线通信技术的发展提供了借鉴和参考。
射频识别(RFID)原理-RFID技术基本原理
电感耦合RFID系统
揭开RFID神秘面纱——理解RFID工作原理
电感耦合方式的电子标签几乎都是无源工作的，在标签中的微芯片工作所 需的全部能量由阅读器发送的感应电磁能提供。高频的强电磁场由阅读器 的天线线圈产生，并穿越线圈横截面和线圈的周围空间，以使附近的电子 标签产生电磁感应。
揭开RFID神秘面纱——理解RFID工作原理
2．RFID反向散射耦合方式
一个目标反射电磁波的频率由反射横截面来确定。反射横截面的大小与一系列的参数有 关，如目标的大小、形状和材料，电磁波的波长和极化方向等。由于目标的反射性能通常随 频率的升高而增强，所以RFID反向散射耦合方式采用特高频和超高频，应答器和读写器的 距离大于1 m。
RFID反向散射耦合方式的原理框图如图所示，读写器、应答器和天线构成一个收发通信 系统。
负载调制
电感耦合RFID系统
数据传输
电子标签与阅读器的数据传输采用负载调制，电感耦合是一种变压器耦合，即作为初级线圈的阅
读器和作为次级线圈的电子标签之间的耦合。只要线圈之间的距离不超过0.16ג，并且电子标签处于
发送天线的近场范围内，变压器耦合就有效。 如果把谐振的电子标签放入阅读天线的交变磁场，那么电子标签就可以从磁场获得能量。从供应
电感耦合RFID系统
发射磁场的一小部分磁力线穿过距离阅读器天线线圈一定距离的 电子标签天线线圈。通过感应，在电子标签的天线线圈产生电压U， 将其整流后作为微芯片的工作电源。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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) 及应用程序系统三个部分所组成, 其工作原理是Reader发射一个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。
THANKS
然后采用变压器进行仿真 Multisim12 Multisim14 断开
Multisim12 Multisim14 闭合
3、若采用电压控制开关，控制电压vm为1kHz方波，那 么可以将控制电压看成应答器发出的一个信息，通过仿 真，观察C1上电压波形
开关介绍 在 multisim 中，压控开关有两种： (1) Voltage controlled SPST Animated （压控动作模拟 开关：即仿真时可看到开关的开合动作） 从图中可看 到，当控制电压增大到 VT-VH 时， 开关两头之间的电 阻由 Roff (断开) 瞬间变到 Ron（接通）；或者当控制电 压逐渐减小到 VT+VH 时，开关两 头之间的电阻由 Ron （接通）瞬间变到 Roff (断开)。因此，这种开关和 电路 分析理论课上讲的理想开关特性完全一致。 （VT：阈 值电压，VH：滞后电压）
包络检波电路原理
电压比较器
5．自由发挥：讨论下图R与C参数大小对节点8电压的 影响
5．自由发挥：讨论下图R与C参数大小对节点8电压的 影响
①R不变，C变
C=2nF R=3k Ohm
C=4nF R=3k Ohm
C=6nF R=3k Ohm
C=8nF R=3k Ohm
①当电容值较小时，电容储能较小，并且时间常数 较小，电压衰减较快，因此电压的波动较大。 ②当电容值较大时，电压衰减较慢，电压则较为平稳。 因此需要设置合适的C值，以保证换路稳定后波动电压 的最小值大于换路前波动电压的最大值。对于题目4中 电压比较器负极的直流电源应设置在换路前波动电压最 大值和换路后波动电压最小值之间
4．扩展问题：设计一种电路，检测出初级电容电压 vc 幅度变化，得到与控制电压 vm 相 同的波形。（提示： 可采用二极管整流电路）
包络检波电路原理
在高频电子线路中，包络检波器是一种很常用的电路。 二极管包络检波电路主要有二极管和RC低通滤波器组 成,原理图为：
交流电压通过二极管时，变为如下图所示的直流电压，波形中 有较大的脉动成分，成为波纹。电压加在R和C上，输入信号 向C充电；当电压为0时，C可看做一个不断衰减的压源，通过 电阻R放电，时间常数为RC。输出信号在这种不断充、放电过 程中逐渐增长，直到充放电达到平衡时，输出信号跟踪了输入 信号的包络。如果参数选择不当，二极管包络检波电路会产生 惰性失真和负峰切割失真，惰性失真是由于RC过大造成的(惰 性失真：过分增大R和C值，致使二极管截止期间放电速度过 慢，在某t1时刻跟不上输入调幅波包络的下降速度。输出平均 电压就会产生失真)
（2）Voltage controlled SPDT/DPDT 从图中可看到，当控制电压由小增大到 Voff 时，开关 两头之间的电阻开始滚降（即开关慢慢闭合），直到控 制电 压等于 Von，电阻变为 Ron，完成闭合；反之当 控制电压由大变小，等 于 Von 时，开关两头之间的电 阻开始慢慢变大（即开关慢慢打开），直到 控制电压等 于 Voff，电阻变为 Ron，完成打开。因此，这种开关是 非理想的缓慢变化的开 关，与电路理论课用到的理想开 关有很大差别。
S断开
S闭合
由上述结果可知Multisim14、与Multisim12仿真结 果相同，但不大符合实际情况，分析原因可能是 Multisim对变压器的模型设置与ewb不同
原题中采用的是耦合线圈，在ewb中没有耦合线圈，因 此题目让我们用变压器进行模拟，但在multisim中提供 给我们了耦合线圈，下面分别在Multisim12与 Multisim14中用耦合线圈进行仿真
初级线圈与次级线圈近似在应答器在125kHz产生谐振，开关断 开时，次级电路电容与电阻接入电路，在接近125kHz附近处， 由于互感元件的存在，初级次级线圈互相影响，因此此处电压 峰值会下凹；当开关闭合时，电容电阻被断路，只有电感接入 电路，反应到初级为纯容，因此此时初级线圈不会谐振于 125kHz
IV 总结
本次研学使我对RFID有了初步的了解，在进行理论上的细致 分析之后想必会有利于以后的学习。但在本次研讨中，使我 获益更大的大概还是对Multisim与ewb的使用有了更进一步 的了解。本ppt中提到的两种开关的区别与包络检波部分的内 容是自己查阅了一些资料后做出来的。整个研学的过程从最 开始的理论计算到最后的完成ppt自己大约投入了30多个小 时，很大一部分时间也是花在了与ewb和Multisim抗争上面， 就拿互感元件来说，在Multisim上就有大约五种互感元件， 而Multisim本身不提供对元件的详细解释的，而不同的元件 所产生的仿真结果也是不一样的，这也就让人有不知所措之 感。本次实验，我基本全程处于黑人懵逼的状态。本文只对 其中两种元件，用了三个软件进行仿真比较，产生不同结果 的原因自己也未能对其作出很好的解释。由于时间、能力等 原因，自己也没有在这方面进行拓展，然而这却是个很好研 究方向，有兴趣的同学可以自己深入研究。
电路初级线圈谐振于 vs的频率=125kHz。当开关 S 断开时，次 级回路谐振，获得的高电压整流后给应答器控制芯片供电。由 于初级、次级回路均谐振，反映到初级阻抗近似为个纯电阻, 其值为 ,初级电容 C1上电压比较高。当开关 S 闭合时，次 级阻抗为电感，反映到初级阻抗为电容，其值为 ，使 得初 级电容 C1 上电压幅度显著升高。因此，次级负载变化引起初 级电容电压降低， 称为负载调制，由此实现信号从次级到初级 的传递。读写器检测电容 C1 上电压幅度变化得 到应答器传来 的二进制 ID 信息（即开关 S 的控制信号），如图2
EWB 不接地 断开
EWB 不接地 断开
EWB 接地 断开
首先Multisim用耦合线圈进行仿真 Multisim12 Multisim14 接地 断开
Multisim12 Multisim14 接地 闭合
Multisim12 Multisim14 不接地 闭合
可能的原因会很复杂，比如写的不好的器件 模型，仿真器的收敛条件设置，还有器件尺 寸的选取超出模型范围，等等都会造成奇异 矩阵的问题。常用的解决办法是1) 调整收敛 设置和精度设置 2）检查电路中不合理的数 字，沟道长度之类的，超大或者超小的电阻 电容电感之类的。
应答过程 当装有无源RFID电子标签的物体接近读写器时，读写器 受控发出查询信号
RFID电子标签收到此查询信号后，将此信号与标签中的数据 信息结合后反射回读写器。反射回来的合成信号，已携带有 RFID电子标签数据信息。
读写器接收到RFID电子标签反射回的合成信号后，经 读写器内部微处理器处理后即可将RFID电子标签储存 的信息读取出来。
给定电路参数 L1=L2=1.35mH,C1=C2=1. 2nF, 耦合系数k=0.3, R1=40 Ohm, R2=5k Ohm， vs最大值为5V，频率为 125kHz的正弦波。用相量法 分析当S断开和闭合时，电 容C1上的电压vc1。
当开关闭合时
III
仿真
1、给定电路参数L1=L2=1.35mH,C1=C2=1.2nF, 耦合 系数k=0.3, R1=40 Ohm, R2=5k Ohm，vs最大值为5V， 频率为125kHz的正弦波。求电容C1上的电压vc1。
multisim12
S断开
S闭合
multisim14
S断开
S闭合
由以上结果可知multisim14与multisim12仿真结 果都与实际计算结果有所出入，并且用 multisim12时产生的误差较小，但仍有大约2-4V 的误差，原因可能是电路仿真与理论计算有一定 的差异
2 ．用 EWB 频率扫描分析，频率从 10kHz 到 1MHz 变 化时，C1和 C2上电压幅度的变化情况。仿真时对C1与 C2进行交流扫描分析，但出现了一系列问题。下面根据 开关是否断开，次级线圈是否接地进行讨论
节点2 节点1
在作理论分析时，为简化分析，可以只进行开关断开和 闭合两种情况下的正弦稳态分析。但是由于电路包含动 态元件，开关的动作会引起过渡过程，在进行 EWB 仿 真时可以很清楚观察到这个过程。
EWB
S断开
S闭合
下面用Multisim进行仿真
节 点 1
Multisim12 Multisim14
在 EWB 仿真时，需要用线性变压器模型来代替互感模 型，其中参数的设定利用下面的关系来确定：
其中，L1, L2和 k 分别是互感模型的初级电感、次级电 感和耦合系数。LM, LE和 n 分别是EWB中变压器模型中 的激磁电感LM，初级漏电感 LE，初级对次级匝比 N。 设置耦合线圈的参数:N=0.3,LE=0.0012285 H,LM=0.0001215 H。
采用SPST
用控制电压的大小变化实现开关的关断，从而在C1上会 产生不同的电压。电容器两边电压和矩形电压基本是同 步的，即应答器的信息可以通过互感元件，使电容器两 端电压幅值变化，从而在读写器上表现出来。另外，元 件若使用multisim提供的变压器则无法出现此现象
由于电源vs的频率=125kHz，方波控制电压的频率 =1kHz。所以实际得到的幅度变化的C1电压是周期比方 波小得多的幅度变化周期与方波的周期一致的正弦波形。
①C不变，R变
C=8nF R=100 Ohm C=8nF R=1.5k Ohm
C=8nF R=3k Ohm C=8nF R=4k Ohm C=8nF R=5k Ohm
①C不变，R变 C=8nF R=10k Ohm
C=8nF R=15k Ohm C=8nF R=100k Ohm