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RFID知识:RFID射频技术的几个基础常识

来源: 作者: 发布日期:2016-08-30 18:26:28 加入收藏 关注:
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      说起RFID可能大家都不明就里,它是Radio Frequency Identification的缩写,术语为射频识别,是一种比较突出的识别技术。随着科技的进步,现在很多领域都已经应用到了这个新兴的技术,那么RFID的基本组成部分是什么?什么是RFID中间件?RFID技术的基本工作原理是什么?以下一一道来。

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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。埃森哲实验室首席科学家弗格森认为RFID是一种突破性的技术:"第一,可以识别单个的非常具体的物体,而不是像条形码那样只能识别一类物体;第二,其采用无线电射频,可以透过外部材料读取数据,而条形码必须靠激光来读取信息;第三,可以同时对多个物体进行识读,而条形码只能一个一个地读。此外,储存的信息量也非常大。"

什么是RFID的基本组成部分?

最基本的RFID系统由三部分组成:

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。

一套完整的系统还需具备:数据传输和处理系统。

RFID技术的基本工作原理是什么?

RFID技术的基本工作原理并不复杂:标签进入磁场后,接收解读器发出的射频信号,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(Passive Tag,无源标签或被动标签),或者主动发送某一频率的信号(Active Tag,有源标签或主动标签);解读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。

什么是RFID中间件?

RFID2005年建议企业可考虑引入的十大策略技术之一,而中间件(Middleware)可称为是RFID运作的中枢,因为它可以加速关键应用的问世。

RFID产业潜力无穷,应用的范围遍及制造、物流、医疗、运输、零售、国防等等。Gartner Group认为,RFID2005年建议企业可考虑引入的十大策略技术之一,然而其成功之关键除了标签(Tag)的价格、天线的设计、波段的标准化、设备的认证之外,最重要的是要有关键的应用软件(Killer Application),才能迅速推广。而中间件(Middleware)可称为是RFID运作的中枢,因为它可以加速关键应用的问世。

是什么让零售商如此推崇RFID

Sanford CBernstein公司的零售业分析师估计,通过采用RFID,沃尔玛每年可以节省835亿美元,其中大部分是因为不需要人工查看进货的条码而节省的劳动力成本。尽管另外一些分析师认为80亿美元这个数字过于乐观,但毫无疑问,RFID有助于解决零售业两个最大的难题:商品断货和损耗(因盗窃和供应链被搅乱而损失的产品),而现在单是盗窃一项,沃尔玛一年的损失就差不多有20亿美元,如果一家合法企业的营业额能达到这个数字,就可以在美国1000家最大企业的排行榜中名列第694位。研究机构估计,这种RFID技术能够帮助把失窃和存货水平降低25%

RFID典型应用领域和具体应用

1、车辆自动识别治理

铁路车号自动识别是射频识别技术最普遍的应用。

2、高速公路收费及智能交通系统

高速公路自动收费系统是射频识别技术最成功的应用之一,它充分体现了非接触识别的优势。在车辆高速通过收费站的同时完成缴费,解决了交通的瓶颈问题,提高了车行速度,避免拥堵,提高了收费结算效率。

3、货物的跟踪、治理及监控

射频识别技术为货物的跟踪、治理及监控提供了快捷、准确、自动化的手段。以射频识别技术为核心的集装箱自动识别,成为全球范围最大的货物跟踪治理应用。

4、仓储、配送等物流环节

射频识别技术目前在仓储、配送等物流环节已有许多成功的应用。随着射频识别技术在开放的物流环节统一标准的研究开发,物流业将成为射频识别技术最大的受益行业。

5、电子钱包、电子票证

射频识别卡是射频识别技术的一个主要应用。射频识别卡的功能相当于电子钱包,实现非现金结算。目前主要的应用在交通方面。

6、生产线产品加工过程自动控制

主要应用在大型工厂的自动化流水作业线上,实现自动控制、监视,提高生产效率,节约成本。

7、动物跟踪和治理

射频识别技术可用于动物跟踪。在大型养殖厂,可通过采用射频识别技术建立饲养档案、预防接种档案等,达到高效、自动化治理牲畜的目的,同时为食品安全提供了保障。射频识别技术还可用于信鸽比赛、赛马识别等,以准确测定到达时间。

无源RFID标签结构组成以及工作原理

无源RFID标签本身不带电池,依靠读卡器发送的电磁能量工作。由于它结构简单、经济实用,因而获得广泛的应用。无源RFID标签由RFID IC、谐振电容C和天线L组成,天线与电容组成谐振回路,调谐在读卡器的载波频率,以获得最佳性能。

生产厂商大多遵循国际电信联盟的规范,RFID使用的频率有6种,分别为135KHz1356MHz433-92MHz860-930MHz(即UHF)、245GHz以及58GHz。无源RFID主要使用前二种频率。

RFID标签结构

RFID标签天线有两种天线形式:(1)线绕电感天线;(2)在介质基板上压印或印刷刻腐的盘旋状天线。天线形式由载波频率、标签封装形式、性能和组装成本等因素决定。例如,频率小于400KHz时需要mH级电感量,这类天线只能用线绕电感制作;频率在4~30MHz时,仅需几个礖,几圈线绕电感就可以,或使用介质基板上的刻腐天线。

选择天线后,下一步就是如何将硅IC贴接在天线上。IC贴接也有两种基本方法:(1)使用板上芯片(COB);(2)裸芯片直接贴接在天线上。前者常用于线绕天线;而后者用于刻腐天线。CIB是将谐振电容和RFID IC一起封装在同一个管壳中,天线则用烙铁或熔焊工艺连接在COB2个外接端了上。由于大多数COB用于ISO卡,一种符合ISO标准厚度(076)规格的卡,因此COB的典型厚度约为04mm。两种常见的COB封装形式是IST采用的IOA2MOA2)和美国HEI公司采用的WorldⅡ。

裸芯片直接贴接减少了中间步骤,广泛地用于低成本和大批量应用。直接贴接也有两种方法可供选择,(1)引线焊接;(2)倒装工艺。采用倒装工艺时,芯片焊盘上需制作专门的焊球,材料是金的,高度约25祄,然后将焊球倒装在天线的印制走线上。引线焊接工艺较简单,裸芯片直接用引线焊接在天线上,焊接区再用黑色环氧树脂密封。对小批量生产,这种工艺的成本较低;而对于大批量生产,最好采有倒装工艺。

基本工作原理

无线RFID标签的性能受标签大小,调制形式、电路Q值、器件功耗以及调制深度的极大影响。下面简要地介绍它的工作原理。

RFID IC内部备有一个154位存储器,用以存储标签数据。IC内部还有一个通导电阻极低的调制门控管(CMOS),以一定频率工作。当读卡器发射电磁波,使标签天线电感式电压达到VPP时,器件工作,以曼彻斯特格式将数据发送回去。

数据发送是通过调谐与去调谐外部谐振回路来完成的。具体过程如下:当数据为逻辑高电平时,门控管截止,将调谐电路调谐于读卡器的截波频率,这就是调谐状态,感应电压达到最大值。如此进行,调谐与去调谐在标签线圈上产生一个幅度调制信号,读卡器检测电压波形包络,就能重构来自标签的数据信号。

 

    分析认为,物联网已成为当前世界新一轮经济和科技发展的战略制高点之一,而射频识别技术作为物联网的核心技术,其发展无疑对物联网的应用起到至关重要的作用。

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