射頻識別技術(shù)原理以及RFID系統(tǒng)組成介紹

1、射頻識別原理

RFID射頻識別是一種非接觸自動識別技術(shù)，其基本原理是電磁理論。通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并收集相關(guān)數(shù)據(jù)，能夠在各種惡劣環(huán)境下工作，而無需手動干預(yù)。RFID技術(shù)可以識別高速運(yùn)動的物體，同時識別多個標(biāo)簽，長達(dá)幾十米的識別距離。RFID自動識別技術(shù)是一項突破性技術(shù)。第一，它可以識別一個非常具體的物體，而不是像條形碼一樣只能識別一種物體。其次，可以使用射頻通過外部材料讀取數(shù)據(jù)，條形碼必須用激光讀取信息。第三，條形碼一次只能讀取一個，而多個對象可以同時讀取。另外，存儲的信息量也很大。

2、RFID系統(tǒng)組成

最基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成：電子標(biāo)簽、RFID讀寫器和后臺管理系統(tǒng)。
1)電子標(biāo)簽：電子標(biāo)簽包括電子芯片和標(biāo)簽天線，天線在標(biāo)簽和RFID讀寫器之間傳遞射頻信號，電子芯片存儲物體的數(shù)據(jù)，天線用于發(fā)送和接收無線電波。
電子標(biāo)簽根據(jù)供電方式分為無源電子標(biāo)簽、有源電子標(biāo)簽和半有源電子標(biāo)簽。
無源電子標(biāo)簽：標(biāo)簽內(nèi)部沒有電池，工作能量必須由讀取器釋放的電磁場提供，重量輕，體積小，壽命長，成本低，可以采用各種非金屬封裝材料制作，是目前最流行的電子標(biāo)簽形式。識別距離相對比較小，一般在幾米到幾十米之間。
有源電子標(biāo)簽：通過標(biāo)簽內(nèi)的電池供電，不需要RFID閱讀器的能源供應(yīng)，標(biāo)簽主動釋放電磁信號，識別距離長，通?？蛇_(dá)幾十米或幾百米，缺點是電池壽命有限，不能輕易制作薄卡。
半有源電子標(biāo)簽：內(nèi)部有電池，但電池只對標(biāo)簽內(nèi)部電路供電，不主動發(fā)送信號。能量傳遞與無源系統(tǒng)相似，因此壽命比一般有源系統(tǒng)標(biāo)簽長得多。
2)RFID讀寫器：利用射頻技術(shù)讀寫電子標(biāo)簽的設(shè)備，讀者接收電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)信息，并將其發(fā)送到后臺管理系統(tǒng)。
3)后臺管理系統(tǒng)：RFID閱讀器通過標(biāo)準(zhǔn)接口連接到后臺管理系統(tǒng)，后臺管理系統(tǒng)執(zhí)行數(shù)據(jù)處理、傳輸和通信功能。

3、RFID的工作原理

射頻識別系統(tǒng)的基本型號如下圖所示。其中電子標(biāo)簽也稱為射頻標(biāo)簽、應(yīng)答器和數(shù)據(jù)載體。閱讀器也稱為閱讀設(shè)備，是掃描儀、通訊器和閱讀器(取決于電子標(biāo)簽是否可以無線復(fù)蓋數(shù)據(jù))。電子標(biāo)簽和閱讀器之間通過耦合實現(xiàn)射頻信號的空間(無接觸)耦合，在耦合通道內(nèi)根據(jù)時序關(guān)系實現(xiàn)能量傳遞、數(shù)據(jù)交換。
RFID系統(tǒng)的基本工作流程是，讀取器發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的無線信號，射頻卡進(jìn)入發(fā)射天線工作區(qū)時產(chǎn)生感知電流，射頻卡獲取能量。射頻卡通過卡內(nèi)置傳輸天線傳輸自我編碼等信息。系統(tǒng)接收天線從射頻卡發(fā)送的載波信號，通過天線調(diào)節(jié)器發(fā)送到閱讀器，閱讀器對接收到的信號進(jìn)行解調(diào)和解碼后后臺，發(fā)送到主系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理。主系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷卡的合法性，對不同的設(shè)置進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚砗涂刂疲⑦\(yùn)行命令信號控制來執(zhí)行機(jī)制動作。

閱讀器和電子標(biāo)簽之間發(fā)生的射頻信號的組合類型有兩種。

1)電感耦合。變壓器模型通過空間高頻交流磁場實現(xiàn)耦合，其依據(jù)是電磁感應(yīng)定律，如右圖A所示。導(dǎo)體耦合通常適用于中低頻操作的近場射頻識別系統(tǒng)。典型的工作頻率為125kHz、225kHz和13.56MHz。識別作用距離小于1米，一般作用距離為10~20CM。

2)電磁反向散射結(jié)合：雷達(dá)原理模型，發(fā)射的電磁波，到達(dá)目標(biāo)后反射，同時再次傳輸目標(biāo)信息，是依據(jù)電磁波的空間傳播規(guī)律。見如圖。電磁反向散射耦合一般適用于高頻、微波工作的遠(yuǎn)距離射頻識別系統(tǒng)。典型的工作頻率為433MHz、915MHz、2.45GHz和5.8GHz。識別作用距離大于1米，一般作用距離為3-50米。