第一章 RFID技术简介

RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别技术，是自动识别技术的一种，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，对目标加以识别并获取相关数据。是20世纪90年代兴起的一项新型自动识别技术，它成功地将射频技术与微电子技术及IC卡技术结合起来，利用无线射频方式对记录媒体 (电子标签或射频卡)进行读写，从而达到识别目标和数据交换的目的。被称为21世纪最具发展的信息技术之一。

RFID技术自在二战中为识别敌我飞机应用已有60年，随着技术的不断进步，尤其是电子网络的飞速发展，使得RFID技术得到了很大的发展，与之相关产品的种类将越来越丰富，应用也越来越广泛。RFID作为自动识别技术的杰出代表，具有识别距离远、环境适应性强、数据存储量大、可同时识别多个物体等诸多优势,已被广泛应用于工业、零售、物流、交通等多个领域。它涉及到电子通信技术、材料科学、微波技术、计算机软件、印刷技术等许多领域，技术综合性强，应用空间广阔，与各行各业和我们的生活有着千丝万缕的联系。

RFID标签与传统标签相比，它在标签领域中属高新技术产品，在一些高科技领域中扮演着重要角色，在一些领域将逐步替代传统的产品标签和条形码。特别是在国民经济结构调整、社会运用信息技术提高经济运行效益和质量的形势下，RFID技术将会逐渐应用到社会经济、生活的方方面面，发挥越来越大的作用。

1.1 RFID定义及其分类

无线射频识别技术，俗称RFID。它透过无线电波做到非接触的快速信息交换与存技术，通过无线通讯(Wireless Communication)结合资料存取技术(Information Technology)，再连结资料库系统，实现非接触式的双向通信，达到识别的目的，并进行数据交换，形成一个非常庞大且串联在一起的系统。在这个识别系统中，读写器和电子标签之间的通信通过电磁波来实现。按照通信距离，可以划分为近场和远场。相应的，读写器和电子标签之间的数据交换方式也被划分为负载调制和反向散射调制。

RFID标签主要构成是：微型天线和半导体芯片。将微型天线和芯片以某种形式封装在一起，有源标签还会连接电池，即构成一个完整的RFID标签。的几个主要模块集成到一块芯片中，完成与读写器的通信，芯片上有内存部分用来储存识别号码或其它数据信息：通常内存容量为几个比特到几十千比特。微型天线通常是一圈金属线圈。如图

图1-1

对RFID标签的分类，通常根据RFID标签有无工作电源和工作频段两种来分。根据电源分为有源、无源和半有源三类，也称主动式、被动式和半主动式，不同类型标签其工作原理也是不同的。有源RFID标签是向读写器发射无线电波，读写器收到信息也以无线电波的形式反馈，将新的信息写入标签，完成信息交换，工作频率很高；无源RFID标签是在其内部有微型天线，在读写器工作区域内，收到读写器发出的电磁波，利用磁电互感原理在产生感应电流并发出电磁波信号，进行数据的交换，工作频率较低，目前我们生活中常见的RFID标签基本都是无源的；半有源标签有高频和低频两个工作频段，同时具备两种标签的技术特点。常见有源标签与无源标签的性能对比见表1-1。

表1-1 有源标签与无源标签性能对比

有源标签 无源标签 识别范围 100m 3-5m 使用寿命 2-4年 较长 价格 高 低 根据工作频率，RFID可分为低频、中频、高频和微波频段。低频标签工作在高频标签工作在10-15MHz，应用在门禁控制和需要传输大量数据的应用；超高频标签统等；微波标签工作在2.4-5GHz，距离更长，读写速度更快。不同的工作频率，工作的范围也是不同的。具体性能见表1-2。

表1-2 不同频段标签的识别范围

低频 高频 超高频 段 识别范围 对于RFID标签的识别距离主要取决于工作频率的高低、阅读器的功率输出和天线结构，天线结构又要更具应用、阅读期间的环境、工作频率来定。标签的内部电源则可以显著延长识别距离。

45cm 1-3m 3-9m 3m 微波频1.2 RFID系统构成与工作过程

射频技术涉及射频信号的编码、调制、传输、解码等多个方面。将射频技术用于自动识别系统中，就构成了射频识别系统。RFID射频识别系统主要由RFID标签、计算机数据处理系统和标签读写器终端组成，如图 1-2 所示。

图1-2

RFID标签安装或粘贴在物品上，并记载详细的物品信息。标签读写器

会在一定范围内不断地发射出无线电波，形成电磁场，RFID标签经过这个区域时检测到读写器的信号后，标签内的芯片对接收到的信号进行解码并做出应答，应答信号同样以无线电波的方式将内部存储信息传送给读写器；读写器接收到射频标签发送的信号，解码并校验数据的准确性。标签读写器接受并反馈信息，控制与RFID标签的通信，直到完成对标签内部数据的读取；最后标签读写器将RFID标签承载的信息通过网络等方式传递给计算机数据处理系统，实现对物体信息的采集、处理及远程传送等管理功能。

RFID标签将无线电能转换成稳定电源给内部的IC芯片，IC芯片读取接收到的信号，解码后做出应答，并同样以电磁波的形式将信息传送到标签读写器；标签读写器分析标签反馈的信息，并控制与RFID标签的通信，直到完成对标签内部数据的读取；最后标签读写器将RFID标签承载的信息通过网络等方式传递给计算机数据处理系统，实现对目标物体的信息采集、处理及远程传送等管理功能。

最基本的RFID系统由标签( Tag) 、读写器(Reader) 、天线(Antenna) 三部分组成。最常见的射频识别系统的工作过程是：读写器在一个区域发射无线电波形成电磁场，射频标签经过这个区域时检测到读写器的信号后发送储存的数据，读写器接收射频标签发送的信号，解码并校验数据的准确性以达到识别目的。

RFID阅读器工作过程

1.3 RFID技术特点

①数据的读写功能。RFID标签通过阅读器，不需要直接接触，在一定距离内就能够通过电磁波的形式与RFID系统实现数据的交换。它的读取速度快速，可以同时读取多个标签，无需人工干预，具有很强的穿透性，还