射频识别技术(REID).
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天线 射频接口 调制器 解调器 电压调节器 ERPROM ROM 逻辑控制单元
图2.2 电子标签 图 4-3 电子标签
2.1.2 RFID读写器
• RFID系统至少包含电子标签和读写器两部分。RFID读写 器（阅读器）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。 • 读写器主要包括射频模块和数字信号处理单元两部分。一 方面，RFID标签返回的微弱电磁信号通过天线进入读写 器的射频模块中并转换为数字信号，再经过读写器的数字 信号处理单元对其进行必要的加工整形，最后从中解调出 返回的信息，完成对RFID标签的识别或读/写操作；另一 方面，上层中间件及应用软件与读写器进行交互，实现操 作指令的执行和数据汇总上传。
一款RFID阅读器实现芯片内部结构图
2.1.3 RFID天线
• 天线是一种以电磁波形式把前端射频信号功率接收或辐射 出去的设备，是电路与空间的界面器件，用来实现导行波 与自由空间波能量的转化。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。 • 在确定的工作频率和带宽条件下，天线发射射频载波，并 接收从标签发射或反射回来的射频载波。目前，RFID系 统主要集中在LF（135 kHz）、HF（13.56 MHz）、UHF （860～960 MHz）和微波频段（2.45 GHz），不同工作 频段的RFID系统天线的原理和设计有着根本上的不同。 RFID读写器天线的增益和阻抗特性会对RFID系统的作用 距离等产生影响，RFID系统的工作频段反过来对天线尺 寸以及辐射损耗有一定要求。所以RFID天线设计的好坏 关系到整个RFID系统的成功与否。
二、RFID系统组成及工作原理
• 作为物联网的核心技术之一，RFID技术的 应用领域非常广泛。由于不同领域的应用 需求不同，造成了目前多种标准和协议的 RFID设备共存的局面，这就使得应用系统 架构的复杂程度大为提高。但是就基本的 RFID系统来说，其组成相对简单而清晰， 主要包括电子标签、读写器、天线、中间 件和应用软件等五部分。
• 1940-1950年：雷达的改进和应用催生了射 频识别技术，1948年奠定了射频识别技术 的理论基础。 • 1950-1960年：早期射频识别技术的探索阶 段，主要处于实验室实验研究。 • 1960-1970年：射频识别技术的理论得到了 发展，开始了一些应用尝试。 • 1970-1980年：射频识别技术与产品研发处 于一个大发展时期，各种射频识别技术测 试得到加速。出现了一些最早的射频识别 应用。
射频识别技术 RFID Technology
什么是RFID？
• 射频识别技术(RFID，Radio Frequency Identification)是一种非接触式自动识别技术，其 基本原理是利用射频信号的传输特性，实现对被 识别物体的自动识别。 • 附在被识别物体表面或内部的电子标签存储着物 体的信息，当电子标签进入阅读器的适度区域时， 阅读器以无接触的方式将电子标签内的信息按照 一定的规则传输给后台计算机处理系统或电控系 统，从而实现自动识别物品或自动收集物品标识 信息的功能。
2.1RFID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。
应用系统 阅读器 电子标签
源自文库
查询
响应单元
命令 写数据
数据 物理接 能量 口（调 制解调 器）
中间 件及 应用 软件
写入 读取
编码 解码
存 储 器
读数据
数据协议处理器 应用程序接口（API）
标签驱动（射频单元） 空中接口（Air Interface）
电子标签内部各模块的功能： （1）天线：用来接收由阅读器送来的信号，并把要求的数据传送回给阅读器。 （2）电压调节器：把由阅读器送来的射频信号转换为直流电源，并经大电容存 储能量，再通过稳压电路以提供稳定的电源。 （3）调制器：逻辑控制电路送出的数据经调制电路调制后加载到天线返给阅读 器。 （4）解调器：去除载波，取出调制信号。 （5）逻辑控制单元：译码阅读器送来的信号，并依据要求返回数据给阅读器。 （6）存储单元：包括ERPROM和ROM，作为系统运行及存放识别数据。
一、RFID的技术的发展历程
• 射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种自 动识别技术，射频识别技术是一项利用射频信号 通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信 息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。 • 从信息传递的基本原理来说，射频识别技术在低 频段基于变压器耦合模型(初级与次级之间的能量 传递及信号传递)，在高频段基于雷达探测目标的 空间耦合模型(雷达发射电磁波信号碰到目标后携 带目标信息返回雷达接收机)。1948年哈里斯托克 曼发表的"利用反射功率的通信"奠定了射频识别 射频识别技术的理论基础。
• 1980-1990年：射频识别技术及产品进入商业应 用阶段，各种规模应用开始出现。 • 1990-2000年：射频识别技术标准化问题日趋得 到重视，射频识别产品得到广泛采用，射频识别 产品逐渐成为人们生活中的一部分。 • 2000年后：标准化问题日趋为人们所重视，射频 识别产品种类更加丰富，有源电子标签、无源电 子标签及半无源电子标签均得到发展，电子标签 成本不断降低，规模应用行业扩大。 • 至今，射频识别技术理论得到丰富和完善。单芯 片电子标签、多电子标签识读、无线可读可写、 无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体 的射频识别技术与产品正在成为现实并走向应用。
RFID技术及其产业正在展现出一个美好的未 来。2006年6月9日和2009年11月3日，由 中国多个部委联合发布的《中国射频识别 技术政策白皮书》和《中国射频识别技术 发展与应用报告》，不仅为中国RFID产业 发展指明了方向，也全面带动了全国范围 内RFID应用的发展。特别是2009年8月温 家宝总理提出建立“感知中国”中心，推 进物联网发展，实现流通现代化的目标后， RFID应用的全面推进更是指日可待。
图 4-1 RFID系统结构 系统结构 图 2.1RFID
2.1.1 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。电子标 签是RFID系统中真正的数据载体。系统工 作时，阅读器发出查询（能量）信号，标 签（无源）在收到查询（能量）信号后将 其一部分整流为直流电源供电子标签内的 电路工作，一部分能量信号被电子标签内 保存的数据信息调制后反射回阅读器。
图2.2 电子标签 图 4-3 电子标签
2.1.2 RFID读写器
• RFID系统至少包含电子标签和读写器两部分。RFID读写 器（阅读器）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。 • 读写器主要包括射频模块和数字信号处理单元两部分。一 方面，RFID标签返回的微弱电磁信号通过天线进入读写 器的射频模块中并转换为数字信号，再经过读写器的数字 信号处理单元对其进行必要的加工整形，最后从中解调出 返回的信息，完成对RFID标签的识别或读/写操作；另一 方面，上层中间件及应用软件与读写器进行交互，实现操 作指令的执行和数据汇总上传。
一款RFID阅读器实现芯片内部结构图
2.1.3 RFID天线
• 天线是一种以电磁波形式把前端射频信号功率接收或辐射 出去的设备，是电路与空间的界面器件，用来实现导行波 与自由空间波能量的转化。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。 • 在确定的工作频率和带宽条件下，天线发射射频载波，并 接收从标签发射或反射回来的射频载波。目前，RFID系 统主要集中在LF（135 kHz）、HF（13.56 MHz）、UHF （860～960 MHz）和微波频段（2.45 GHz），不同工作 频段的RFID系统天线的原理和设计有着根本上的不同。 RFID读写器天线的增益和阻抗特性会对RFID系统的作用 距离等产生影响，RFID系统的工作频段反过来对天线尺 寸以及辐射损耗有一定要求。所以RFID天线设计的好坏 关系到整个RFID系统的成功与否。
二、RFID系统组成及工作原理
• 作为物联网的核心技术之一，RFID技术的 应用领域非常广泛。由于不同领域的应用 需求不同，造成了目前多种标准和协议的 RFID设备共存的局面，这就使得应用系统 架构的复杂程度大为提高。但是就基本的 RFID系统来说，其组成相对简单而清晰， 主要包括电子标签、读写器、天线、中间 件和应用软件等五部分。
• 1940-1950年：雷达的改进和应用催生了射 频识别技术，1948年奠定了射频识别技术 的理论基础。 • 1950-1960年：早期射频识别技术的探索阶 段，主要处于实验室实验研究。 • 1960-1970年：射频识别技术的理论得到了 发展，开始了一些应用尝试。 • 1970-1980年：射频识别技术与产品研发处 于一个大发展时期，各种射频识别技术测 试得到加速。出现了一些最早的射频识别 应用。
射频识别技术 RFID Technology
什么是RFID？
• 射频识别技术(RFID，Radio Frequency Identification)是一种非接触式自动识别技术，其 基本原理是利用射频信号的传输特性，实现对被 识别物体的自动识别。 • 附在被识别物体表面或内部的电子标签存储着物 体的信息，当电子标签进入阅读器的适度区域时， 阅读器以无接触的方式将电子标签内的信息按照 一定的规则传输给后台计算机处理系统或电控系 统，从而实现自动识别物品或自动收集物品标识 信息的功能。
2.1RFID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。
应用系统 阅读器 电子标签
源自文库
查询
响应单元
命令 写数据
数据 物理接 能量 口（调 制解调 器）
中间 件及 应用 软件
写入 读取
编码 解码
存 储 器
读数据
数据协议处理器 应用程序接口（API）
标签驱动（射频单元） 空中接口（Air Interface）
电子标签内部各模块的功能： （1）天线：用来接收由阅读器送来的信号，并把要求的数据传送回给阅读器。 （2）电压调节器：把由阅读器送来的射频信号转换为直流电源，并经大电容存 储能量，再通过稳压电路以提供稳定的电源。 （3）调制器：逻辑控制电路送出的数据经调制电路调制后加载到天线返给阅读 器。 （4）解调器：去除载波，取出调制信号。 （5）逻辑控制单元：译码阅读器送来的信号，并依据要求返回数据给阅读器。 （6）存储单元：包括ERPROM和ROM，作为系统运行及存放识别数据。
一、RFID的技术的发展历程
• 射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种自 动识别技术，射频识别技术是一项利用射频信号 通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信 息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。 • 从信息传递的基本原理来说，射频识别技术在低 频段基于变压器耦合模型(初级与次级之间的能量 传递及信号传递)，在高频段基于雷达探测目标的 空间耦合模型(雷达发射电磁波信号碰到目标后携 带目标信息返回雷达接收机)。1948年哈里斯托克 曼发表的"利用反射功率的通信"奠定了射频识别 射频识别技术的理论基础。
• 1980-1990年：射频识别技术及产品进入商业应 用阶段，各种规模应用开始出现。 • 1990-2000年：射频识别技术标准化问题日趋得 到重视，射频识别产品得到广泛采用，射频识别 产品逐渐成为人们生活中的一部分。 • 2000年后：标准化问题日趋为人们所重视，射频 识别产品种类更加丰富，有源电子标签、无源电 子标签及半无源电子标签均得到发展，电子标签 成本不断降低，规模应用行业扩大。 • 至今，射频识别技术理论得到丰富和完善。单芯 片电子标签、多电子标签识读、无线可读可写、 无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体 的射频识别技术与产品正在成为现实并走向应用。
RFID技术及其产业正在展现出一个美好的未 来。2006年6月9日和2009年11月3日，由 中国多个部委联合发布的《中国射频识别 技术政策白皮书》和《中国射频识别技术 发展与应用报告》，不仅为中国RFID产业 发展指明了方向，也全面带动了全国范围 内RFID应用的发展。特别是2009年8月温 家宝总理提出建立“感知中国”中心，推 进物联网发展，实现流通现代化的目标后， RFID应用的全面推进更是指日可待。
图 4-1 RFID系统结构 系统结构 图 2.1RFID
2.1.1 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。电子标 签是RFID系统中真正的数据载体。系统工 作时，阅读器发出查询（能量）信号，标 签（无源）在收到查询（能量）信号后将 其一部分整流为直流电源供电子标签内的 电路工作，一部分能量信号被电子标签内 保存的数据信息调制后反射回阅读器。