RFID系统读写器与电子标签硬件结构
RFID相关知识(内部)
RFID系统的组成—— 天线常见术语
1、对称振子 对称振子是一种经典的、迄今为止使用最 广泛的天线设计方法。两臂长度相等的振子 叫做对称振子（如900M标签天线常用）。 对称振子 另外，还有一种异型半波对称振子，可看 成是将全波对称振子折合成一个窄长的矩形框， 并把全波对称振子的两个端点相叠，这个窄长 的矩形框称为折合振子（如：13.56M门型天 线）
阅读距离 适应速度 读写电子标签 阅读器方向性 穿过玻布等阅读 能力 耐脏环境能力 耐磨损性能 抗干扰能力 多个标签阅读 有源 阅读器成本 电子标签成本
是
好 好 低 否 否 低 低
是
好 好 中 是 否 低 适中
是
好 好 高 是 是 适中 高
是
好 好 低 是 否 高 适中
是
好 好 高 是 是 适中 高
目前国内外产品厂家 ——标签芯片
UHF芯片： 芯片厂家：Alien、impinj、TI、NXP等国外厂家。国内有坤锐（唯 一一款2Kbit的６Ｃ芯片，但性能很差） 标签封装厂家：达华、东港印刷（目前只做lable）等 异型特殊标签厂家：达华、韩硕（性能好）等。 • Alien芯片：分为H2和H3 H2：96bitEPC+64bitTID区+ 32bit访问+32bit kill ； H3：64bit TID+96bitEPC+512user+ 32bit访问+32bit kill 。用户存储可 以按照64位分块管理，可以永久锁定并使用访问口令保护。支持 私有指令，在不提供密码的情况不能读user区。 注：GEN2标准都具有普通加密指令，可对EPC、USER区进行加密 ，使其只能读而不能改写。私有指令可实现加密后的区域不可见 。
FRID技术基础知识
一、RFID基础知识RFID是无线射频识别技术的英文(Radio Frequency Identification)的缩写，无线射频识别技术是20世纪90年代开始兴起并逐渐走向成熟的一种自动识别技术，无线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。
与目前广泛使用的自动识别技术例如摄像、条码、磁卡、IC卡等相比，无线射频识别技术具有很多突出的优点：第一，非接触操作，长距离识别（几厘米至几十米），因此完成识别工作时无须人工干预，应用便利；第二，无机械磨损，寿命长，并可工作于各种油渍、灰尘污染等恶劣的环境；第三，可识别高速运动物体并可同时识别多个电子标签；第四，读写器具有不直接对最终用户开放的物理接口，保证其自身的安全性；第五，数据安全方面除电子标签的密码保护外，数据部分可用一些算法实现安全管理；第六，读写器与标签之间存在相互认证的过程，实现安全通信和存储。
目前，RFID技术在工业自动化、物体跟踪、交通运输控制管理、防伪和军事用途方面已经有着广泛的应用。
RFID系统由三部分组成：电子标签（Tag）：由耦合元件及芯片组成，且每个电子标签具有全球唯一的识别号（ID），无法修改、无法仿造，这样提供了安全性。
电子标签附着在物体上标识目标对象。
电子标签中一般保存有约定格式的电子数据，在实际应用中，电子标签附着在待识别物体的表面。
天线（Antenna）在标签和阅读器间传递射频信号，即标签的数据信息。
阅读器（Reader）读取（或写入）电子标签信息的设备，可设计为手持式或固定式。
阅读器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别物体的目的。
通常阅读器与计算机相连，所读取的标签信息被传送到计算机上，进行下一步处理。
RFID特征(一) 数据的读写（Read Write）机能：只要通过RFID Reader即可不需接触，直接读取信息至数据库内，且可一次处理多个标签，并可以将物流处理的状态写入标签，供下一阶段物流处理用。
rfid系统调研报告
rfid系统调研报告RFID（Radio Frequency Identification）是一种无线通信技术，可以实现物体的自动识别和数据传输。
该技术利用电子标签（Tag）和读写器（Reader）之间的无线通信，可以用于供应链管理、物流跟踪、库存管理、资产追踪等领域。
本报告将对RFID系统进行调研和分析。
一、RFID系统的基本原理和组成RFID系统由三部分组成：电子标签、读写器和后台管理系统。
标签中包含芯片和天线，贴于被识别物体上；读写器负责与标签进行通信，并将数据传输给后台系统进行处理。
二、RFID系统的应用领域1. 供应链管理：RFID可以实现对货物的追踪和管理，减少人为操作和错误，提高物流效率。
2. 物流跟踪：通过将标签贴于运输货物上，可以实时追踪货物位置和状态，提高配送效率和准确性。
3. 库存管理：RFID可以实现对库存的自动识别和记录，提高库存管理的准确性和效率。
4. 资产追踪：通过将标签贴于资产上，可以实时监控资产的位置和状况，减少丢失和损坏。
三、RFID系统的优势和挑战1. 优势：a. 自动化：RFID可以实现对物体的自动识别和记录，减少人为操作和错误。
b. 实时性：RFID可以实时监控物体的位置和状态，及时反馈信息。
c. 高效性：RFID可以提高物流、库存和资产管理的效率，降低成本和风险。
2. 挑战：a. 成本：RFID系统的成本包括标签、读写器和后台系统的投入，对于规模较小的企业来说，成本压力较大。
b. 隐私保护：RFID技术对个人隐私可能造成一定威胁，需要加强隐私保护措施。
c. 技术标准：RFID技术标准尚不统一，不同厂商和系统的兼容性有待解决。
四、国内外RFID系统案例分析1. 美国沃尔玛：沃尔玛在供应链管理中广泛应用RFID技术，实现货物的追踪和库存管理的自动化，提高了物流效率和准确性。
2. 中国顺丰速运：顺丰速运引入RFID技术，实现对货物的实时跟踪和库存管理的自动化，提升了配送速度和服务质量。
125kHzRFID读写器的硬件设计_
中国高新技术企业
１２５ｋＨｚ ＲＦＩＤ 读ห้องสมุดไป่ตู้器的硬件设计
文 ／ 王萍 曾宝国
【摘 要 】 射 频 识 别 （Ｒ ＦＩＤ ） 是 利 用 无 线 方 式 对 电 子 数 据 载 体 （ 电 子 标 签 ） 进 行 识 别 的 一 种 新 兴 技 术 。本 文 针 对 工 作 频 率 为 １２５ｋＨｚ 的 电 子 标 签 ＡＴ８８ＦＲ ２５６－ １２ ， 介 绍 了 其 识 读 系 统 的 组 成 及 读 写 终 端 的 硬 件 设 计 。 【关 键 词 】 Ｒ ＦＩＤ 读 写 器 硬 件 设 计
４ 结束语 以上是本人在计算机机房工作多年中， 所总结的计算机故障及 维护的一些处理方法。前面我们已提到过计算机是高精密设备， 它 的 维 护 与 保 养 是 繁 重 的 、复 杂 的 ， 希 望 这 些 方 法 能 给 每 位 计 算 机 用 户提供方便， 减少不必要的经济损失。
（作者单位系陕西理工学院计算机科学与技术系）
射 频 识 别 技 术 （ＲＦＩＤ）是 近 年 迅 速 发 展 起 来 的 一 项 新 技 术 ， 它 利 用 射 频 信 号 通 过 空 间 耦 合 （交 变 磁 场 或 电 磁 场 ）实 现 非 接 触 式 信 息 传 递 ， 达 到 自 动 识 别 目 的 。 与 接 触 式 ＩＣ 卡 和 条 形 码 识 别 技 术 相 比 ， 射 频 识 别 技 术 最 大 的 优 势 在 于 特 别 适 合 对 数 量 大 、分 布 区 域 广 的 信 息 进 行 智 能 化 管 理 和 高 效 快 捷 地 运 作 ， 因 此 在 物 流 、交 通 航 运 、自 动 收 费、服务领域等方面有着广泛的应用前景。 针对工作频率为 １２５ｋＨｚ 的 电 子 标 签 ＡＴ８８ＦＲ２５６ － １２ ， 本 文 介 绍 了 其 识 读 系 统 的 组 成 及读写终端的硬件设计。
无线射频识别rfid技术
芯片外围电路图的简单说明
实践证明，即使电路原理图设计正确，印制电路板设计不当，也会对电子设备的可靠性产生不利影响。例如，如果印制板两条细平行线靠得很近，则会形成信号波形的延迟，在传输线的终端形成反射噪声。
电子标签（Tag）是射频识别系统真正的数据载体，Tag具有智能读写和加密通讯的功能，它的基本构成是由IC芯片和一些外围元件组成。
依据电子标签供电方式的不同，电子标签可以分为有源卡(Active tag)和无源卡(Passive tag)，有源卡内装有电池，无源卡内没有装电池。按照能量供给方式，RFID系统分为有源系统与无源系统；按照工作频率，RFID系统有低频、中频、高频、超高频、微波射频等几种。
02
电磁兼容性设计
STEP4
STEP3
STEP2
STEP1
尽量减少印制导线的不连续性，例如导线宽度不要突变，导线的拐角应大于90度（一般选择135度或圆角），禁止环状走线等。
时钟信号引线最容易产生电磁辐射干扰，走线时尽量与地线回路相靠近。
数据总线的布线应每两根信号线之间夹一根信号地线。最好是紧紧挨着最不重要的地址引线放置地回路，因为后者常载有高频电流。
02
地线设计中应注意以下几点：正确选择单点接地与多点接地；将数字电路与模拟电路分开；尽量加粗接地线（接地线的宽度应大于3mm）；将接地线构成闭合环路。
03
地 线 设 计
去耦电容配置
在直流电源回路中，负载的变化会引起电源噪声。例如在数字电路中，当电路从一个状态转换为另一种状态时，就会在电源线上产生一个很大的尖峰电流，形成瞬变的噪声电压。配置去耦电容可以抑制因负载变化而产生的噪声，是印制PCB板可靠性设计的一种常规做法。
超高频RFID读写器读写电子标签的详解
超⾼频RFID读写器读写电⼦标签的详解超⾼频RFID读写器读写电⼦标签的详解本⽂主要针对UHF RFID读标签数据和写标签数据功能，进⾏实现和总结。
在应⽤电⼦标签进⾏系统应⽤前，⽤户需先详细了解UHF电⼦标签的功能、存贮结构以及操作命令。
1、EPC G2 UHF标准的接⼝参数对于每间公司⽣产的符合EPC G2 UHF标准的电⼦标签，其功能和性能均应符合EPC G2UHF相关⽆线接⼝性能的标准。
从⽤户应⽤标签的⾓度来说，我们不需要详细了解该标准的各项参数以及读写器与电⼦标签之间的⽆线通信接⼝的协议。
但对以下参数有⼀个⼤致的了解，对于⽤户应⽤电⼦标签会有较⼤的帮助。
以下为EPC G2 UHF物理接⼝概念以及其简要说明，以帮助⽤户对标准有⼀个了解。
详细说明请参考EPC G2 UHF标准⽂本。
系统介绍EPC系统是⼀个针对电⼦标签应⽤的使⽤规范。
⼀般系统包括有读写器、电⼦标签、天线以及上层应⽤接⼝程序等部份。
每家⼚商提供的产品应符合国家的相关标准，所提供的设备在性能上有不同，但功能会是相似的。
⽆线通信过程读写器向⼀个或⼀个以上的电⼦标签发送访问命令信息，发送⽅式是采⽤⽆线通信的⽅式调制射频载波信号。
标签通过相同的调制射频载波接收功率。
读写器通过发送未调制射频载波和接收由电⼦标签发射（反向散射）的信息来接收电⼦标签中的数据。
⼯作频率：920.125MHz—924.875MHz,20个频道（国家标准）865.7MHz—867.5MHz，4个频道（欧洲标准）902.75MHz—927.25MHz，50个频道（美国标准）等EPC G2 UHF的标准⽂本所规定的⽆线接⼝频率为：860MHz—960MHz，但每个国家在确定⾃⼰的使⽤频率范围时，会根据⾃⼰的情况选择某段频率作为⾃⼰的使⽤频段。
我国⽬前暂订的使⽤频率为：920MHz—925MHz。
⽤户在选⽤电⼦标签和读写器时，应选⽤符合国家标准的电⼦标签及读写器。
⼀般来说，电⼦标签的频率范围较宽，⽽读写器在出⼚时会严格按照国家标准规定的频率来限定。
RFID复习资料
RFID复习 RFID系统概论考试内容（选择题【12】、填空题【13】、简答题【3】、计算题【2】）高频标签的工作频率简答题：各种工作频率分段；各系统特点；rfid系统的工作原理计算题：画图（密勒，曼切斯特，nrz）；crc码一、RFID——Radio Frequency Identification RFID利用射频信号通过空间耦合实现无接触信息传递达到识别目标的技术。
系统通常读写器、电子标签及应用软件组成。
可用于物流，电子票证，动物或资产追踪管理，供应冷链，高速公路智能收费等领域。
二、工作原理：读写器控制射频模块发出射频信号，电子标签主动发送（有源标签）或者凭借感应电流所获得的能量（无源标签）发送出芯片中的存储信息，接收标签的应答，读写器对标签的传递过来的信息进行解码，并传输到主机进行数据处理。
1）在低频段(100MHz以下)基于电感耦合（近距） 2）在高频段(400MHz以上)基于电磁反向散射耦合（雷达，远距）三、按工作频段分类：工作频段通信标准协议优点缺点低频（LF） <125KHz ISO18000-2 ISO11785 标准CMOS工艺技术简单可靠成熟无频率限制通信速度低识别距离短(<10cm) 天线尺寸大高频（HF） 13.56MHz ISO18000-3 ISO14443 ISO15693 与标准CMOS工艺兼容技术可靠成熟在交通智能卡等领域应用广泛距离不够远(<75cm) 天线尺寸大，受金属材料等影响大超高频（UHF） 840-845MHz和920-925 MHz ISO18000-6 ISO18000-7 长距离定向识别天线尺寸小，可绕射，无需可视距离，发展潜力巨大各国有不同的频段管制，受金属和液体等材料影响较大对人体有伤害，限制发射功率微波 2.45～5.8GHz ISO18000-4 DSRC 除了UHF特性外更高的带宽和通信速率更长识别距离，更小的天线尺寸 ISM频段共享产品多易受干扰，技术相对复杂对人体有伤害，限制发射功率RFID的工作原理一、RFID工作原理•阅读器通过天线向周围空间发送一定频率的射频信号; •标签一旦进入阅读器天线的作用区域将产生感应电流，获得能量被激活;激活标签将自身信息编码后经天线发送出去; •阅读器接收该信息，经过解码后必要时送至后台网络; •后台网络中主机鉴定标签身份的合法性，只对合法标签进行相关处理，通过向前端发送指令信号控制阅读器对标签的读写操作;二、RFID的三种工作模型1）以能量供给为基础的工作模型无源电子标签：当标签进入阅读器的工作范围内以后，标签收到阅读器发送的信号，产生感应电流从而激活内部的电路，内部整流电路将射频能量转化为电能，将该能量存储在标签内部的大电容里，进而为其正常工作提供了所需的能量。
RFID应用及原理 第二章 RFID系统概论
根据应用不同，读写器可以是手持式或固定式。
读写器在RFID系统中起到举足轻重的作用：
读写器的频率决定了RFID系统的工作频段； 读写器的功率直接影响射频识别的距离。
电子标签
由外壳、天线、基片、集成电路、连接电路五部分组成， 性能取决于标签的天线、集成电路和封装水平。每个标 签具有唯一的EPC编码，附着在物体上标识目标对象， 按电子标签获得能量的方法，一般可分为 ：
RFID未来发展趋势
超高频RFID 是未来RFID的发展趋势。 RFID系统小型化、低成本和天线结构简单。 读写器将向多功能、多接口、多制式、并向模块化、小型 化、便携式、嵌入式、智能型方向发展。 海量的RFID信息处理、传输和安全隐私保护机制。 RFID系统集成软件向嵌入式、智能化、可重组方向发展。 构建RFID公共服务体系，与红外感应器，激光扫描仪，
该频段RFID技术无线电发射设备射频指标：
1、 载波频率容限：20×10-6； 2、 信道带宽及信道占用带宽（99%能量）：250KHz； 3、 信道中心频率： fc(MHz)=840.125+N×0.25和 fc(MHz)=920.125+M×0.25(N,M为0-19之间的整数)； 4、 邻道功率泄漏比：40dB（第一邻道），60dB（第二邻道）； 5、 工作模式为跳频扩频方式，每跳频信道最大驻留时间2秒。 表2.1 中国800/900MHz频段RFID技术发射功率
图2.1 RFID的工作原理
RFID 标签 RFID 标签 RFID 标签 RFID 标签 RFID 标签 阅读器 数据&事件 集成 企业应用
阅读器 数结构图
RFID系统
1、RFID系统通常由天线、读写器、电子标签及应用软件组成。读写 器控制射频模块控制天线发出射频信号，电子标签主动发送（有源标 签）或者凭借感应电流所获得的能量（无源标签）发送出芯片中的存 储信息，读写器解读数据，送至应用软件中心进行数据处理。 2、在一个RFID系统中，电子标签一般占总投资的60%至70%。读写 器和计算机系统的投资是一次性的，但电子标签的数量且随着时间的 推移和应用的扩大，逐年会增加。 2、电子标签含有物品唯一标识体系的编码，包括电子产品代码EPC、 泛在识别号UCODE、车辆识别代码VIN、国际证券标识号ISIN、以 及IPv6等等。 3、其中，电子产品代码(EPC)是全球产品代码的一个分支，它包含 著一系列的数据和信息，如产地，日期代码和其他关键的供应信息。
RFID复习资料
填空题（第一章）1.RFID 的英文全称是Radio Frequency Identification 。
2.典型的RFID 系统主要由阅读器、电子标签、RFID 中间件和应用系统软件组成，一般把中间件和应用软件统称为应用系统。
3.读写器和电子标签通过各自的天线构建了两者之间的非接触信息传输通道。
根据观测点与天线之间的距离由近及远可以将天线周围的场划分为3个区域：无功近场区、辐射近场区和辐射远场区。
4.辐射近场区和辐射远场区分界距离R 为(D22 )。
（已知天线直径为D ，天线波长为λ。
）5.在RFID 系统中，实现读写器与电子标签之间能量与数据的传递耦合类型有两种：电感耦合式和反向散射耦合式。
6.按照读写器和电子标签之间的作用距离可以将射频识别系统划分为密耦合系统、遥耦合系统和远距离系统。
（第二章）1.编码是为了达到某种目的而对信号的一种变换。
根据编码的目的不同，编码理论有信源编码、信道编码和保密编码3个分支。
2.数字调制的方法通常称为键控法，常用的数字调制解调方式有幅移键控、频移键控和相移键控。
在RFID系统中，使用最多的数字调制方法是幅移键控。
3.RFID常用的编码方式有单极性不归零码编码、曼彻斯特编码、单极性归零编码、差动双相编码、密勒编码、变形密勒编码和差分编码。
4.使用非接触技术传输数据时，很容易遇到干扰，使传输数据发生意外的改变从而导致传输错误。
此类问题通常是由外界的各种干扰和多个应答器同时占用信道发送数据产生碰撞造成的，针对这两种情况，常用的处理方法是校验和法和多路存取法。
5.在射频识别系统中常用的纠错编码是校验和法，最常用的校验和法是奇偶校验、纵向冗余校验和循环冗余校验。
6.常用在多路存取（多路通信）方式有空分多路法、时分多路法、码分多路法。
在RFID系统中，主要采用时分多路法。
7.目前，在RFID系统中常用的防碰撞算法包括ALOHA算法和二进制树搜索算法。
（第三章）1.在低频和高频频段，读写器与电子标签基本都采用线圈天线。
FRID技术的简介和所有资料最全
本节介绍一种利用RFID技术与单片机技术相结合，实现公交车站的自动识别与自动报站的方式。
最近几年来，随着信息技术的快速进展，城市公交车的治理方式也发生了专门大转变，许多城市都由原先靠售票人员售票、报站的方式改成实行无人售票和自动报站系统。
目前最经常使用的自动报站方式是由驾驶员操纵的报站系统。
通常的工作进程是：车辆进站前预报一次车站，车停稳开门时报一次车站，车辆起步后，报一次站，车辆离开车站再预报下一个车站，如此循环。
每次报站时都需要由驾驶员对报站器进行操作，而在车辆起动与进站时，往往是路面情形最复杂的时候，驾驶员既要对行驶中的汽车进行启动或制动等操作，同时还要兼顾报站系统的操作，给行驶中的车辆带来必然的平安隐患。
为了解决那个问题，有人设计了一种自动报站的方式，用车辆的行驶特点，如起步后行驶的距离、开关门的信号、起步和进站打转向灯的方式综合起来判定车辆的起步、行驶、进站状态。
这种方式做到了必然程度上的自动报站，但这种方式要求驾驶员必然要按驾驶标准操作，若是驾驶员操作不标准或碰到特殊情形时紧急处置，例如半途停车等，就有可能引发报站错误。
同时，对行驶距离的判定需要加装额外的传感器或连接汽车原有的计程电路，技术安装比较复杂。
本节提供了一种基于RFID技术的公交车自动识别车站、自动报站的技术方案。
在识别车站、自动报站的进程中，完全不需要驾驶员进行操作，减轻了驾驶员的负担，增加了车辆运行的平安性。
1 系统硬件结构系统整体硬件结构如图所示。
(1)系统采纳单片机89C52作CPU，同时接收遥控接收模块解码RFID后的数字信号和车门传感器送来的信号，用软件实现车站的自动判定识别。
并依照识别的信息操纵报站装置自动报站，没必要人工操作。
车载机硬件原理如图所示。
89C52的P0口接PT2272解码器模块，P1口操纵扩音系统，P2口接数码显示，P3口接录音芯片。
还连接了常规的键盘、显示和串行EEPROM存储器AT24C01等。
系统组成介绍1
一、系统组成介绍：共分为三部分组成：RFID自动结算台、多标签自动结算餐盘、RFID分餐勺。
RFID自动结算台：主要负责识别餐盘各区域的RFID标签，同时完成结算将结果通过图像和声音模式提醒用餐者进行消费确认，最后将结算数据入库，结算台内置嵌入式微处理器，通过RFID读卡天线对餐盘进行识别，天线区域集成了电磁屏蔽层，将更好的将读卡信号集中在固定的区域防止误识别。
多标签自动结算餐盘：此部分是本系统的关键组成部分，为系统提供数据入口，结合结算台将用餐者选餐的价格体现出来。
RFID分餐勺：通过分餐勺可以讲餐盘上的标签进行激活和取消激活操作，只有激活的标签才是系统结算的依据，不激活将不计费，餐勺上提供者激活和取消激活控制功能，同时还带着信号显示功能，将提示打饭师傅餐盘相应的区域的标签状态。
1、结算台结构图：图1图23、RFID分餐勺：二、系统原理及技术架构：2.1结算台系统原理及技术架构：2.1.1硬件系统原理及电路：系统原理图如上图所示，整个系统由RFID读写天线、读写模块、嵌入式为微处理器、显示及键盘输入模块等组成。
远距离RFID 读写器的设计主要包括读写器硬件电路及天线设计，其中读写器硬件电路分为射频读写模块电路、微控制单元电路、射频输出功率放大部分电路、射频接收电路、串行通信电路等几个部分，其具体的框架结构如图 3.2 所示：2.1.1.1射频读写模块电路设计：射频读写模块的作用是产生高频发射功率，以激发射频标签并为其提供能量；对发射信号进行调制，用于将数据传送给电子标签；接收并解调来自电子标签的高频信号。
为了处理往来于电子标签的两个方向上的数据流，高频模块有两个不同的信号通道，传送到电子标签中去的数据通过发射电路分支，而来自于电子标签的数据通过接收电路分支处理。
设计中要求可对符合 ISO15693 协议标准的电子标签进行读写操作，故选用美国德州仪器（Texas Instrument）公司生产的 S6700 系列芯片 RI-R6C-001A。
第1章 RFID概述
密耦合系统：具有很小作用距离的射频识别系统，其典型作用距离范围为0～ 1CM。密耦合系统是利用射频标签与读写器天线的无功近场区之间的电感耦合 （闭合磁路）构成的无接触空间信息传输射频通道进行工作的。密耦合系统的 工作频率一般局限于30MHZ以下的频率。 遥耦合系统：典型作用距离可以达1M，所有遥耦合系统在读写器与标签之间都 是电感（磁）耦合，遥耦合系统的发送频率通常使用135KHZ以下的频率，或使 用6.75MHZ、13.56MHZ以及27.125MHZ频率。
应答器 阅 读 器
解调和解码
二进制数据编码信号
滤波放大
反向散射调制：依据雷达原理，适合于超高、微波工作频率的远距离RFID 系统，如915MHZ和2.4GHZ射频识别系统中，读写器和标签之间的距离为 几米，而载波波长仅有几到几十厘米。这种读写器和射频标签之间的能量传 递方式为反向散射调制。
读写器发射出去的电磁波遇到空间目标（物体）-应答器时，其能量的一部分 被目标吸收，另一部分以不同的强度被散射到各个方向。在散射的能量中，一小 部分反射回了发射天线，并被该天线接收（因此发射天线也是接收天线），对接 收信号进行放大和处理，即可获取目标的有关信息。
2.读写器
由射频接口、逻辑控制单元和天线3部分组成。
射频接口：发射器产生高频能量， 激活电子标签并为其提供能量。接 收器接收并调制来自电子标签的射 频信号。 逻辑控制单元：也称为读写模块， 具有以下任务。
RFID技术简介
1.1 RFID系统的组成及其工作原理RFID系统因应用不同其组成会有所不同，但基本都由电子标签（Tag）、阅读器（Reader）和数据交换与管理系统（Processor）三大部分组成。
电子标签（或称射频卡、应答器等），由耦合元件及芯片组成，其中饱含带加密逻辑、串行E EPROM（电可擦除及可编程式只读存储器）、微处理器CPU以及射频收发及相关电路。
电子标签具有智能读写和加密通信的功能，它是通过无线电波与读写设备进行数据交换，工作的能量是由阅读器发出的射频脉冲提供。
阅读器，有时也被称为查询器、读写器或读出装置，主要由无线收发模块、天线、控制模块及接口电路等组成。
阅读器可将主机的读写命令传送到电子标签，再把从主机发往电子标签的数据加密，将电子标签返回的数据解密后送到主机。
数据交换与管理系统主要完成数据信息的存储及管理、对卡进行读写控制等。
RFID系统的工作原理如下：阅读器将要发送的信息，经编码后加载在某一频率的载波信号上经天线向外发送，进入阅读器工作区域的电子标签接收此脉冲信号，卡内芯片中的有关电路对此信号进行调制、解码、解密，然后对命令请求、密码、权限等进行判断。
若为读命令，控制逻辑电路则从存储器中读取有关信息，经加密、编码、调制后通过卡内天线再发送给阅读器，阅读器对接收到的信号进行解调、解码、解密后送至中央信息系统进行有关数据处理；若为修改信息的写命令，有关控制逻辑引起的内部电荷泵提升工作电压，提供擦写EEPROM中的内容进行改写，若经判断其对应的密码和权限不符，则返回出错信息。
RFID基本原理框图如图1所示。
在RFID系统中，阅读器必须在可阅读的距离范围内产生一个合适的能量场以激励电子标签。
当当前有关的射频约束下，欧洲的大部分地区各向同性有效辐射功率限制在500mW，这样的辐射功率在870MHz，可近似达到0.7米。
美国、加拿大以及其他一些国家，无需授权的辐射约束为各向同性辐射功率为4W，这样的功率将达到2米的阅读距离，在获得授权的情况下，在美国发射30W的功率将使阅读区增大到5.5米左右。
射频识别系统的硬件组成
射频识别系统的硬件组成射频识别（Radio Frequency Identification，简称RFID）是一种通过无线电信号实现物体识别的技术。
它由射频读写器和射频标签组成，通过无线电波的传输实现物体的自动识别和数据交换。
射频识别系统的硬件组成是实现这一技术的关键，下面将从射频读写器和射频标签两个方面来探讨。
一、射频读写器射频读写器是射频识别系统的核心设备，负责发射射频信号并接收射频标签的响应信号。
它通常由天线、射频模块、处理器和通信接口等组成。
1. 天线：天线是射频读写器与射频标签之间进行无线通信的关键部件。
它负责发射射频信号并接收射频标签的响应信号。
天线的类型和结构多种多样，常见的有线圈天线、平面天线和微带天线等。
2. 射频模块：射频模块是射频读写器的核心部件，主要包括射频发射器和射频接收器。
射频发射器负责产生射频信号并将其传送给天线，而射频接收器则负责接收射频标签的响应信号并将其转换为数字信号。
3. 处理器：处理器是射频读写器的控制中心，负责控制射频模块的工作以及处理和解析射频标签的数据。
处理器的性能和功能直接影响到射频识别系统的整体性能和应用效果。
4. 通信接口：通信接口是射频读写器与外部设备进行数据交换的桥梁。
常见的通信接口有串口、USB接口、以太网接口等，可以根据实际需求选择合适的接口类型。
二、射频标签射频标签是射频识别系统中被识别物体上的一种电子标签，它可以存储和传输物体的相关信息。
射频标签通常由芯片和天线组成，根据封装方式的不同，可以分为被动型标签和主动型标签。
1. 被动型标签：被动型标签不具备自身的电源，它通过接收射频读写器发射的射频信号来获得能量，并利用这些能量进行工作。
被动型标签的结构简单、成本低廉，广泛应用于物流管理、库存管理等领域。
2. 主动型标签：主动型标签内置电池或电源，可以主动发射射频信号，并与射频读写器进行通信。
主动型标签具有较长的通信距离和较高的数据传输速率，适用于一些对通信距离和速率要求较高的应用场景。
关于RFID的知识
RFID 基础知识1．什么是RFIDRFID 是Radio Frequency Identification 的缩写，即射频识别。
常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码，等等。
一套完整RFID 系统由Reader 与Transponder 两部份组成, 其动作原理为由Reader 发射一特定频率之无限电波能量给Transponder, 用以驱动Transponder 电路将內部之ID Code 送出，此时Reader 便接收此ID Code 。
Transponder 的特殊在于免用电池、免接触、免刷卡故不怕脏污，且晶片密码为世界唯一无法复制，安全性高、长寿命。
RFID 的应用非常广泛，目前典型应用有动物晶片、汽车晶片防盜器、门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理。
RFID 标签有两种：有源标签和无源标签。
以下是电子标签内部结构: 芯片+天线与RFID 系统组成示意图2 ．什么是电子标签电子标签即为RFID 有的称射频标签、射频识别。
它是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，作为条形码的无线版本，RFID 技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点。
2 ．什么是RFID 技术？RFID 射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。
RFID 技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。
短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可在这样的环境中替代条码，例如用在工厂的流水线上跟踪物体。
长距射频产品多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等。
4. 什么是RFID 解决方案RFID解决方案是RFID技术供应商针对行业发展特点制定的RFID应用方案，可根据不同企业的实际要求“量身定做” 。
无线射频识别(RFID)技术---第4章_RFID电子标签..
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2018/10/11
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第4章 RFID电子标签
1、电子标签的特点 2、电子标签的组成 3、电子标签的分类
4、声表面波电子标签
5、电子标签的状态转移
6、电子标签的技术参数
7、电子标签的发展趋势
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模拟部分
PPM 解码
命令处理状态机
CRC EEPROM接口
模拟部分
数据发送
接收 数据
接收专用 寄存器
发送专用 寄存器
通用移位寄存器
EEPROM 接口
Hale Waihona Puke 命令 标志 位寄 存器 主状态机
定时器 映射模块
命令处理 状态机
比较器
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第4章 RFID电子标签
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第4章 RFID电子标签
在实际应用中，标签的使用方式有两种，一种是标 签移动，通过固定的阅读器进行识别；一种是标签 不动，通过手持机等移动的阅读器来进行识别。 在一个电子标签中，标签面积主要是由天线面积决 定的。然而天线的物理尺寸受到工作频率电磁波波 长的限制，如超高频（900MHz）的电磁波波长为 30cm，因此应该在设计时考虑到天线的尺寸，一般 设计为5~10cm的小天线。
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第4章 RFID电子标签
2.2 电子标签天线
①体积要足够小，因为天线还要嵌入到体积很小的电子标签 中； ②要具有全向性，或者覆盖半球的方向性； ③要能够为电子标签当中的芯片供给能量，并保证芯片获得 的信号最大化； ④要保证不管标签的位置在哪里，天线都能够正常的与阅读 器进行通信； ⑤要具有鲁棒性。 ⑥考虑到电子标签的价格，天线的价格也不应过高。
RFID习题参考答案
习题 11-1 什么是RFID？ RFID系统主要由哪几部分组成？RFID 是Radio Frequency Identification的首字母缩写，意为射频识别。
RFID技术通过射频信号对电子标签自动识别，是物联网技术中的核心和关键技术。
典型的RFID系统主要由读写器、电子标签、应用系统软件组成。
1-2 简述RFID的工作原理。
标签进入发射天线的工作区域后，接收读写器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（无源标签或被动标签），或者由标签主动发送某一频率的信号（有源标签或主动标签），读写器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。
1-3 简述RFID系统的电感耦合方式和反方向散射耦合方式的原理。
在电感耦合方式中，读写器将射频能量束缚在读写器电感线圈的周围，通过交变闭合的线圈磁场，沟通读写器线圈与射频标签线圈之间的射频通道，没有向空间辐射电磁能量。
而反方向散射耦合方式中，读写器将射频能量以电磁波的形式发送出去，标签线圈与读写器线圈通过射频信号双向通信。
习题22-1 说明电磁波产生的基本原理。
根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场在其周围空间产生变化的磁场，而变化的磁场又产生变化的电场。
这样，变化的电场和变化的磁场之间相互依赖，相互激发，交替产生，并以一定速度由近及远地在空间传播。
2-2 什么是天线? 对天线性能的要求有哪些？用来辐射和接收无线电波的装置称为天线。
对天线性能的要求：（1）天线应能将导波能量尽可能多地转变为电磁波能量。
（2）天线应能使电磁波尽可能集中于确定的方向上，或对确定方向的来波最大限度地接受，即天线应具有方向性。
（3）天线应能发射或接收具有规定极化特性的电磁波。
（4）天线应具有足够宽的工作频带。
2-3 简述磁场耦合式天线的基本工作原理和主要参数。
磁场耦合式天线的基本工作原理是，当交变电流在线圈中流动时，会在线圈周围产生较强的磁场，磁场穿过线圈的横截面和线圈周围空间，可以把读写器与电子标签耦合起来，读写器通过磁场耦合方式与标签实现通信。
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2012年第08期，第45卷 通 信 技 术 Vol.45，No.08,2012 总第248期 Communications Technology No.248,TotallyRFID系统读写器与电子标签硬件结构分析徐丽萍（南京工业职业技术学院 能源与电气工程学院，江苏 南京 210046）【摘 要】射频识别（RFID，Radio Frequency Identification）是一种非接触式的自动识别技术，也称为“无线条形码”，射频识别以非接触性、识别速度快、可以多卡识别等优于其他自动识别技术的特性受到广泛重视。
应用非常广泛，如动物识别、门禁控制、生产线自动化控制、停车场管理、物料管理等等。
对RFID系统的工作原理进行了介绍，重点分析了读写器硬件结构，电子标签硬件结构，希望对RFID 系统的开发有所帮助。
【关键词】射频识别系统；读写器；电子标签；硬件结构【中图分类号】TN911 【文献标识码】A 【文章编号】1002-0802(2012)08-0118-02 RFID Reader and Transponder Hardware Structure AnalysisXU Li-ping(Energy and Electrical Engineering College, Nanjing Institute of Industry Technology,Nanjing Jiangsu 210046, China)【Abstract】RFID (Radio Frequency Identification) is a non-contact automatic identification technology, also known as “wireless bar code”. RFID, for its non-contact, high-speed identification, multi-card recognition, is superior to other automatic identification technologies, and thus attracts much attention. RFID has very wide applications, such as animal identification, access control, automatic control of production line, parking management, material management and so on. This paper describes RFID’s working principle, emphatically analyzes the reader’s hardware structure, the transponder’s hardware structure, hoping that this could be helpful to the development of RFID system.【Key words】RFID (Radio Frequency Identification) system; reader; transponder; hardware structure0 引言射频识别（RFID）技术，是一种利用射频通信方式实现的非接触式自动识别技术[1]。
射频识别系统包含电子标签(Tag)、读写器(Reader)和数据管理处理单元3部分组成[2]。
电子标签中保存有约定格式的电子数据，读写器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别物体的目的。
RFID读写器通过天线耦合实现射频信号的空间耦合，在耦合通道根据时序关系实现能量的传递、信息的交换。
一般读写器先发送一定频率的射频信号，当电子标签进入磁场时产生感应电流获得能量并做出应答，读写器读取电子标签自身编码等信息并解码后送至电脑主机进行有关处理[3-4]。
1 读写器硬件结构分析读写器硬件结构框图[5]如图1所示，由射频电路模块和基带电路模块构成。
1.1 射频电路模块射频电路模块框图如图2所示，射频电路模块除了产生高频信号激活电子标签，给电子标签提供能量外，还包括两个独立的收发通道，将按照协议编好的基带信号进行调制并通过天线发送给电子标签，接收并解调电子标签反馈的微弱的背向散射高频信号并将高频信号还原成基带信号。
收稿日期：2012-04-12。
作者简介：徐丽萍（1966-），女，高级工程师，副教授，工程硕士，主要研究方向为电子与通讯教学与科研。
118119基带电路输出到射频接口的信号是二进制数字信号，射频电路输出到天线的信2 电子标签硬件结构分析在RFID 系统中电子标签是一种被动设备，电子标签一般可分为带存储功能的电子标签和带微处理器的可编程的电子标签。
对基于 ISO/IEC18000- 6B 协议的电子标签，内部存储容量为2 048 bit ，即 256字节，其对应地址为 0～255[6]。
2.1 带存储功能的电子标签带存储功能的电子标签硬件结构框图[7]如图4所示。
由HF 接口电路、地址和安全逻辑形成电路、存储器RAM 、ROM 、EEPROM 、FRAM 等部分构成。
HF 接口为电子标签提供能量，实现电子标签与读写器之间的高频传输通道以及电子标签的数字电图5 带微处理器电子标签硬件结构框3 结语读写器和电子标签是RFID 系统两个重要组成部分，在RFID 系统中，读写器在数据管理处理单元与电子标签之间架起了一座桥梁[9]，读写器的频率决定了射频识别系统的工作频段，读写器的功率（下转第122页）电子标签带应用 应用控制122 插座式”等品种。
针对机房重要设备及主要的终端设备，可在交换机等设备的电源进线端，串联安装防电涌保护器，其作用是将雷电及其他浪涌电压限制到对设备没有损害的水平，特别是对日常的电源系统操作过电压、电源高次谐波等具有限制和保护作用。
浪涌保护器的有效电压保护水平计算如下： 对限压型浪涌保护器：/P f P U U U =+∆。
（5）对电压开关型浪涌保护器：/P f P U U = 或/P f U U =∆其中的大者， （6） 式中，/P f U 为电涌保护器的有效电压保护水平；PU 为电涌保护器的电压保护水平；U ∆为电涌保护器两端引线的感应电压降。
为取得较小的电涌保护器有效电压保护水平，一方面可选有较小电压保护水平值的电涌保护器，一方面应采用合理的接线。
2.4 程控交换机信号防雷保护程控交换机机房监控、存储交换设备直接保持对外、对内通讯联系，信号线是感应雷入侵的另一主要线路，而因为众所周知的原因，通讯接口芯片的抗过电压冲击的能力很差，一般CMOS 电路极限电压均在几十伏，极易遭受感应雷袭击。
而根据美国通用电气公司R.D.HILL 的试验结果，只需0.07高斯的磁场强度就能使网络系统瘫痪，而2.4高斯的磁场强度就使计算机的元器件永久性损坏，轻则部分通讯线路中断，重则整个网络瘫痪[7]。
对于设备之间都是通过软光纤和较短的双绞线进行连接的，并且又同处在一个层面上，所以它们之间暂不须加装避雷器。
为尽量避免上述灾害情况的发生，需针对不同的设备选用相应的数据通讯信号避雷器作为通讯线路上防感应雷电压波的保护措施。
并在机房静电地板下面做等电位均压环,用多股铜芯将均压带与接地汇流排连接。
用不低于10平方毫米的多股铜芯接地线将金属门窗、各种线路的金属屏蔽管、各种电子设备的金属外壳、机架等与接地汇流排连接。
使所有设备在雷击过程中处于同一电位水平，有效地避免不同设备之间的地电位反击。
3 结语随着科学技术的不断发展，设备精细化要求的不断提高，一个完善的防雷方案以及有效的防雷措施对设备系统的安全运行至关重要，这不仅仅是针对程控交换机而言。
通过文中阐述的几项防雷措施在电厂数字程控交换机的应用，油田电厂程控交换机的防雷效果得到明显加强，应用三年中未发生一起由于雷击引起的设备故障，这不但提高了用户通话质量，也提高了整个电厂通讯网的安全等级，在今后的工作中，将结合以上防雷经验，对机房光端设备系统、中继系统的防雷进行进一步改善，使设备防雷水平迈上新台阶。
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当然RFID 系统除了以上谈到的读写器、电子标签之外，还牵涉到软件、天线、系统中间件、系统可靠性等技术。
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