【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 傳給閱讀器。這種通信是在無(wú)接觸方式下，利用交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)的空間耦合及射頻信號(hào)調(diào)制與解調(diào)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。 電子標(biāo)簽具有各種各樣的形狀，但不是任意形狀都能滿(mǎn)足閱讀距離及工作頻率的要求，必需根據(jù)系統(tǒng)的工作原理，即磁場(chǎng)耦合(變壓器原理)還是電磁場(chǎng)耦合(雷達(dá)原理)，設(shè)計(jì)合適的天線(xiàn)外形及尺寸。電子標(biāo)簽通常由標(biāo)簽天線(xiàn)(或線(xiàn)圈)及標(biāo)簽芯片組成。標(biāo)簽芯片即相當(dāng)于一個(gè)具有無(wú)線(xiàn)收發(fā)功能再加存貯功能的單片系統(tǒng)(SoC)。從純技術(shù)的角度來(lái)說(shuō)，射頻識(shí)別技術(shù)的核心在電子標(biāo)簽，閱讀器是根據(jù)電子標(biāo)簽的設(shè)計(jì)而設(shè)計(jì)的。雖然，在射頻識(shí)別系統(tǒng)中電子標(biāo)簽的價(jià)格遠(yuǎn)比閱讀器低，但通常情況下，在應(yīng)用中電子標(biāo)簽的數(shù)量是很大的，尤其是物流應(yīng)用中，電子標(biāo)簽由可能是海量并且是一次性使用的，而閱讀器的數(shù)量則相對(duì)要少的多。 實(shí)際應(yīng)用中，電子標(biāo)簽除了具有數(shù)據(jù)存貯量、數(shù)據(jù)傳輸速率、工作頻率、多標(biāo)簽識(shí)讀特征等電學(xué)參數(shù)之外，還根據(jù)其內(nèi)部是否需要加裝電池及電池供電的作用而將電子標(biāo)簽分為無(wú)源標(biāo)簽(passive)、半無(wú)源標(biāo)簽(semipassive)和有源標(biāo)簽(active)三種類(lèi)型。無(wú)源標(biāo)簽沒(méi)有內(nèi)裝電池，在閱讀器的閱讀范圍之外時(shí)，標(biāo)簽處于無(wú)源狀態(tài)，在閱讀器的閱讀范圍之內(nèi)時(shí)標(biāo)簽從閱讀器發(fā)出的射頻能量中提取其工作所需的電能。半無(wú)源標(biāo)簽內(nèi)裝有電池，但電池僅對(duì)標(biāo)簽內(nèi)要求供電維持?jǐn)?shù)據(jù)的電路或標(biāo)簽芯片工作所需的電壓作輔助支持，標(biāo)簽電路本身耗電很少。標(biāo)簽未進(jìn)入工作狀態(tài)前，一直處于休眠狀態(tài)，相當(dāng)于無(wú)源標(biāo)簽。標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器的閱讀范圍時(shí)，受到閱讀器發(fā)出的射頻能量的激勵(lì)，進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)，用于傳輸通信的射頻能量與無(wú)源標(biāo)簽一樣源自閱讀器。有源標(biāo)簽的工作電源完全由內(nèi)部電池供給，同時(shí)標(biāo)簽電池的能量供應(yīng)也部分地轉(zhuǎn)換為標(biāo)簽與閱讀器通信所需的射頻能量。 射頻識(shí)別系統(tǒng)的另一主要性能指標(biāo)是閱讀距離，也稱(chēng)為作用距離，它表示在最遠(yuǎn)為多遠(yuǎn)的距離上，閱讀器能夠可靠地與電子標(biāo)簽交換信息，即閱讀器能讀取標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)。實(shí)際系統(tǒng)這一指標(biāo)相差很大，取決于標(biāo)簽及閱讀器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、成本的要求、應(yīng)用的需求等，范圍從 0～100m 左右。典型的情況是，在低頻 125kHz、 頻點(diǎn)上一般均采10 / 38用無(wú)源標(biāo)簽，作用距離在 10～30cm 左右，個(gè)別有到 的系統(tǒng)。在高頻 UHF 頻段，無(wú)源標(biāo)簽的作用距離可達(dá)到 3～10m。更高頻段的系統(tǒng)一般均采用有源標(biāo)簽。采用有源標(biāo)簽的系統(tǒng)有達(dá)到作用距離至 100m 左右的報(bào)道。 從信息傳遞的基本原理來(lái)說(shuō)，射頻識(shí)別技術(shù)在低頻段基于變壓器耦合模型(初級(jí)與次級(jí)之間的能量傳遞及信號(hào)傳遞)，在高頻段基于雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)的空間耦合模型(雷達(dá)發(fā)射電磁波信號(hào)碰到目標(biāo)后攜帶目標(biāo)信息返回雷達(dá)接收機(jī))。1948 年哈里斯托克曼發(fā)表的“利用反射功率的通信”奠定了射頻識(shí)別射頻識(shí)別技術(shù)的理論基礎(chǔ)。射頻識(shí)別技術(shù)的發(fā)展可按十年期劃分如下：19401950 年：雷達(dá)的改進(jìn)和應(yīng)用催生了射頻識(shí)別技術(shù)，1948 年奠定了射頻識(shí)別技術(shù)的理論基礎(chǔ)。19501960 年：早期射頻識(shí)別技術(shù)的探索階段，主要處于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)研究。 19601970 年：射頻識(shí)別技術(shù)的理論得到了發(fā)展，開(kāi)始了一些應(yīng)用嘗試。 19701980 年：射頻識(shí)別技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)處于一個(gè)大發(fā)展時(shí)期，各種射頻識(shí)別技術(shù)測(cè)試得到加速。出現(xiàn)了一些最早的射頻識(shí)別應(yīng)用。 19801990 年：射頻識(shí)別技術(shù)及產(chǎn)品進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用階段，各種規(guī)模應(yīng)用開(kāi)始出現(xiàn)。 19902022 年：射頻識(shí)別技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題日趨得到重視，射頻識(shí)別產(chǎn)品得到廣泛采用，射頻識(shí)別產(chǎn)品逐漸成為人們生活中的一部分。 2022 年后：標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題日趨為人們所重視，射頻識(shí)別產(chǎn)品種類(lèi)更加豐富，有源電子標(biāo)簽、無(wú)源電子標(biāo)簽及半無(wú)源電子標(biāo)簽均得到發(fā)展，電子標(biāo)簽成本不斷降低，規(guī)模應(yīng)用行業(yè)擴(kuò)大。 至今，射頻識(shí)別技術(shù)的理論得到豐富和完善。單芯片電子標(biāo)簽、多電子標(biāo)簽識(shí)讀、無(wú)線(xiàn)可讀可寫(xiě)、無(wú)源電子標(biāo)簽的遠(yuǎn)距離識(shí)別、適應(yīng)高速移動(dòng)物體的射頻識(shí)別技術(shù)與產(chǎn)品正在成為現(xiàn)實(shí)并走向應(yīng)用。 特別值得一提的是在 1998 年美國(guó)麻省理工學(xué)院的 David Brock 博士和 Sanjay Sarma教授在喝咖啡聊天時(shí)，談及物品自動(dòng)識(shí)別技術(shù)手段問(wèn)題時(shí)產(chǎn)生的從系統(tǒng)的角度來(lái)解決物品自動(dòng)識(shí)別問(wèn)題的靈感，由此導(dǎo)致了供應(yīng)鏈中物品自動(dòng)識(shí)別概念的一次革命，并最終在1999 年 10 月 1 日正式創(chuàng)建 AutoID Center 非盈利性的開(kāi)發(fā)組織。AutoID Center 誕生后，迅速提出了產(chǎn)品電子代碼 EPC(Electronic Product Code)的概念以及物聯(lián)網(wǎng)的概念與構(gòu)架，并積極推進(jìn)有關(guān)概念的基礎(chǔ)研究與實(shí)驗(yàn)工作?？梢哉f(shuō)，EPC 與物聯(lián)網(wǎng)的概念將射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用推到了極致，對(duì)射頻識(shí)別技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用的推廣起到了極大的推動(dòng)作用。射頻識(shí)別技術(shù)的發(fā)展，一方面受到應(yīng)用需求的驅(qū)動(dòng)，另一方面射頻識(shí)別技術(shù)的成功應(yīng)用反過(guò)來(lái)又將極大地促進(jìn)應(yīng)用需求的擴(kuò)展。從技術(shù)角度說(shuō)，射頻識(shí)別技術(shù)的發(fā)展體現(xiàn)在若干關(guān)鍵技術(shù)的突破。從應(yīng)用角度來(lái)說(shuō)，射頻識(shí)別技術(shù)的發(fā)展目的在于不斷滿(mǎn)足日益11 / 38增漲的應(yīng)用需求。射頻識(shí)別技術(shù)的發(fā)展得益于多項(xiàng)技術(shù)的綜合發(fā)展。所涉及的關(guān)鍵技術(shù)大致包括：芯片技術(shù)、天線(xiàn)技術(shù)、無(wú)線(xiàn)收發(fā)技術(shù)、數(shù)據(jù)變換與編碼技術(shù)、電磁傳播特性。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，射頻識(shí)別產(chǎn)品的種類(lèi)將越來(lái)越豐富，應(yīng)用也越來(lái)越廣泛?？梢灶A(yù)計(jì)，在未來(lái)的幾年中，射頻識(shí)別技術(shù)將持續(xù)保持高速發(fā)展的勢(shì)頭。射頻識(shí)別技術(shù)的發(fā)展將會(huì)在電子標(biāo)簽(射頻標(biāo)簽)、閱讀器、系統(tǒng)種類(lèi)等方面取得新進(jìn)展。在電子標(biāo)簽方面，電子標(biāo)簽芯片所需的功耗更低，無(wú)源標(biāo)簽、半無(wú)源標(biāo)簽技術(shù)更趨成熟。其作用距離將更遠(yuǎn)，無(wú)線(xiàn)可讀寫(xiě)性能也將更加完善，并且能夠適合高速移動(dòng)物品識(shí)別，識(shí)別速度也將更加快，具有快速多標(biāo)簽讀寫(xiě)功能。與此同時(shí)，在強(qiáng)場(chǎng)強(qiáng)下的自保護(hù)功能也會(huì)更加完善、智能性更強(qiáng)，成本更低。在讀寫(xiě)器方面，多功能讀寫(xiě)器，包括與條碼識(shí)別集成、無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、脫機(jī)工作等功能將被更多的應(yīng)用。同時(shí)，多種數(shù)據(jù)接口包括 RS232，RS422／485，USB，紅外，以太網(wǎng)口也將得到應(yīng)用。而讀寫(xiě)器將實(shí)現(xiàn)多制式多頻段兼容，能夠兼容讀寫(xiě)多種標(biāo)簽類(lèi)型和多個(gè)頻段標(biāo)簽。讀寫(xiě)器會(huì)朝著小型化、便攜式、嵌入式、模塊化方向發(fā)展，成本將更加低廉，應(yīng)用范圍更加廣泛。在系統(tǒng)方面，低頻近距離系統(tǒng)將具有更高的智能、安全特性；高頻遠(yuǎn)距離系統(tǒng)性能將更加完善，成本更低。而 和 系統(tǒng)將更加完善。同時(shí)，無(wú)芯片系統(tǒng)將逐漸得到應(yīng)用?？偠灾?，射頻識(shí)別技術(shù)未來(lái)的發(fā)展中，在結(jié)合其它高新技術(shù)，比如 GPS、生物識(shí)別等技術(shù)，由單一識(shí)別向多功能識(shí)別方向發(fā)展的同時(shí)，將結(jié)合現(xiàn)代通信及計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)跨地區(qū)、跨行業(yè)應(yīng)用。 RFID 系統(tǒng)的分類(lèi) 根據(jù)標(biāo)簽的供電形式分類(lèi)依據(jù)射頻標(biāo)簽工作所需能量的供給方式，可以將 RFID 系統(tǒng)分為：有源、無(wú)源和半有源系統(tǒng)。 根據(jù)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)通信方式分類(lèi)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)調(diào)制方式即標(biāo)簽是通過(guò)何種形式方法與讀頭之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，據(jù)此RFID 可分為主動(dòng)式、被動(dòng)式和半主動(dòng)式。 根據(jù)工作頻率分類(lèi)RFID 系統(tǒng)的工作頻率即為讀頭發(fā)送無(wú)線(xiàn)信號(hào)時(shí)所用的頻率，一般可以分為低頻、高頻、超高頻和微波。低頻 135KHz 以下、高頻 、超高頻 860M~960MHz、微波 。 根據(jù)標(biāo)簽的可讀性分類(lèi) 射頻標(biāo)簽內(nèi)部使用的存儲(chǔ)器類(lèi)型不一樣，可以分為可讀寫(xiě)卡(RW)，一次寫(xiě)入多次讀出卡(WORM)和只讀卡(RO)，只讀卡標(biāo)簽內(nèi)一般只有只讀存儲(chǔ)器（ROM）和隨即存儲(chǔ)器（RAM）和緩沖存儲(chǔ)器，而可讀寫(xiě)卡一般還有非活動(dòng)可編程記憶存儲(chǔ)器。這種存儲(chǔ)器除了存儲(chǔ)數(shù)據(jù)功能外，還具有在適當(dāng)條件下允許多次寫(xiě)入數(shù)據(jù)的功能。12 / 38 根據(jù) RFID系統(tǒng)標(biāo)簽和讀頭之間的通信工作時(shí)序分類(lèi)時(shí)序指的是讀頭和標(biāo)簽的工作次序問(wèn)題，即是讀頭主動(dòng)喚醒標(biāo)簽（RTF,Reader Talk First）還是標(biāo)簽首先自報(bào)家門(mén)（TTF，Tag Talk First）的方式。一般來(lái)說(shuō)，無(wú)源標(biāo)簽一般是 TTF 方式，TTF 系統(tǒng)通信協(xié)議比較簡(jiǎn)單，防沖撞能力更強(qiáng)，速度更快。 RFID技術(shù)的優(yōu)勢(shì)作為一項(xiàng)新技術(shù)，和傳統(tǒng)的條形碼技術(shù)相比較，其具有非常明顯的技術(shù)和應(yīng)用上的優(yōu)勢(shì)，具體表現(xiàn)在：：數(shù)據(jù)的讀取無(wú)需光源，甚至可以透過(guò)外包裝來(lái)進(jìn)行，有效識(shí)別距離更長(zhǎng)；自帶電池的主動(dòng)標(biāo)簽，有效識(shí)別距離可達(dá)到 30 米以上。：標(biāo)簽一進(jìn)入磁場(chǎng)，閱讀器就可以即時(shí)讀取其中的信息，而且能夠同時(shí)處理多個(gè)標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)批量識(shí)別。：一維條形碼的容量是 50 字節(jié)，二維條形碼最大的容量可儲(chǔ)存2～3000 字符，RFID 最大的容量則有數(shù)百萬(wàn)字節(jié)。，應(yīng)用范圍廣：其無(wú)線(xiàn)電通信方式，使其可以應(yīng)用于粉塵、油污等高污染環(huán)境和放射性環(huán)境，而且其封閉式包裝使得其壽命大大超過(guò)印刷的條形碼。：利用編程器可以向電子標(biāo)簽里寫(xiě)入數(shù)據(jù)，從而賦予 RFID 標(biāo)簽交互式便攜數(shù)據(jù)文件的功能，而且寫(xiě)入時(shí)間比打印條形碼更短。：RFID 電子標(biāo)簽不僅可以嵌入或附著在不同形狀、類(lèi)型的產(chǎn)品上，而且可以為標(biāo)簽數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)設(shè)置密碼保護(hù)，從而具有更高的安全性。 ：標(biāo)簽以每秒 50～100 次的頻率與閱讀器進(jìn)行通信，所以只要 RFID標(biāo)簽所附著的物體出現(xiàn)在閱讀器的有效識(shí)別范圍內(nèi)，就可以對(duì)其位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)的追蹤和監(jiān)控。 RFID 技術(shù)的應(yīng)用目前定義 RFID 產(chǎn)品的工作頻率有低頻、高頻和超高頻的頻率范圍內(nèi)的符合不同標(biāo)準(zhǔn)的不同的產(chǎn)品,而且不同頻段的 RFID 產(chǎn)品會(huì)有不同的特性。其中感應(yīng)器有無(wú)源和有源兩種方式。 無(wú)源 RFID技術(shù)一、低頻(從 125KHz 到 134KHz) 　　其實(shí) RFID 技術(shù)首先在低頻得到廣泛的應(yīng)用和推廣。該頻率主要是通過(guò)電感耦合的方式進(jìn)行工作, 變場(chǎng)的作用在感應(yīng)器天線(xiàn)中感應(yīng)的電壓被整流,可作供電電壓使用. 磁場(chǎng)區(qū)域能夠很好的被定義，但是場(chǎng)強(qiáng)下降的太快。 特性： 　　1. 工作在低頻的感應(yīng)器的一般工作頻率從 120KHz 到 134KHz, TI 的工作頻率為13 / 38。該頻段的波長(zhǎng)大約為 2500m?！　?. 除了金屬材料影響外，一般低頻能夠穿過(guò)任意材料的物品而不降低它的讀取距離。 　　3. 工作在低頻的讀寫(xiě)器在全球沒(méi)有任何特殊的許可限制。 　　4．低頻產(chǎn)品有不同的封裝形式。好的封裝形式就是價(jià)格太貴，但是有 10 年以上的使用壽命。 　　5．雖然該頻率的磁場(chǎng)區(qū)域下降很快，但是能夠產(chǎn)生相對(duì)均勻的讀寫(xiě)區(qū)域。 　　6．相對(duì)于其他頻段的 RFID 產(chǎn)品，該頻段數(shù)據(jù)傳輸速率比較慢。 　　7．感應(yīng)器的價(jià)格相對(duì)與其他頻段來(lái)說(shuō)要貴。 主要應(yīng)用： 1． 畜牧業(yè)的管理系統(tǒng) 2． 汽車(chē)防盜和無(wú)鑰匙開(kāi)門(mén)系統(tǒng)的應(yīng)用 3． 馬拉松賽跑系統(tǒng)的應(yīng)用 4． 自動(dòng)停車(chē)場(chǎng)收費(fèi)和車(chē)輛管理系統(tǒng) 5． 自動(dòng)加油系統(tǒng)的應(yīng)用 6． 酒店門(mén)鎖系統(tǒng)的應(yīng)用 7． 門(mén)禁和安全管理系統(tǒng) 符合的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)： 　　a) ISO 11784 RFID 畜牧業(yè)的應(yīng)用－編碼結(jié)構(gòu) 　　b) ISO 11785 RFID 畜牧業(yè)的應(yīng)用－技術(shù)理論 　　c) ISO 142231 RFID 畜牧業(yè)的應(yīng)用－空氣接口 　　d) ISO 142232 RFID 畜牧業(yè)的應(yīng)用－協(xié)議定義 　　e) ISO 180002 定義低頻的物理層、防沖撞和通訊協(xié)議 f) DIN 30745 主要是歐洲對(duì)垃圾管理應(yīng)用定義的標(biāo)準(zhǔn) 二、高頻(工作頻率為 ) 　　在該頻率的感應(yīng)器不再需要線(xiàn)圈進(jìn)行繞制，可以通過(guò)腐蝕活著印刷的方式制作天線(xiàn)。感應(yīng)器一般通過(guò)負(fù)載調(diào)制的方式進(jìn)行工作。也就是通過(guò)感應(yīng)器上的負(fù)載電阻的接通和斷開(kāi)促使讀寫(xiě)器天線(xiàn)上的電壓發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)用遠(yuǎn)距離感應(yīng)器對(duì)天線(xiàn)電壓進(jìn)行振幅調(diào)制。如果人們通過(guò)數(shù)據(jù)控制負(fù)載電壓的接通和斷開(kāi)，那么這些數(shù)據(jù)就能夠從感應(yīng)器傳輸?shù)阶x寫(xiě)器。 特性： 　　1. 工作頻率為 ，該頻率的波長(zhǎng)大概為 22m。 　　2. 除了金屬材料外，該頻率的波長(zhǎng)可以穿過(guò)大多數(shù)的材料，但是往往會(huì)降低讀取距離。感應(yīng)器需要離開(kāi)金屬一段距離。 　　3. 該頻段在全球都得到認(rèn)可并沒(méi)有特殊的限制。 　　4. 感應(yīng)器一般以電子標(biāo)簽的形式。 14 / 38　　5. 雖然該頻率的磁場(chǎng)區(qū)域下降很快，但是能夠產(chǎn)生相對(duì)均勻的讀寫(xiě)區(qū)域。 　　6. 該系統(tǒng)具有防沖撞特性，可以同時(shí)讀取多個(gè)電子標(biāo)簽。 　　7. 可以把某些數(shù)據(jù)信息寫(xiě)入標(biāo)簽中。 　　8. 數(shù)據(jù)傳輸速率比低頻要快，價(jià)格不是很貴。 主要應(yīng)用： 　　1． 圖書(shū)管理系統(tǒng)的應(yīng)用 　　2． 瓦斯鋼瓶的管理應(yīng)用 　　3． 服裝生產(chǎn)線(xiàn)和物流系統(tǒng)的管理和應(yīng)用 　　4． 三表預(yù)收費(fèi)系統(tǒng) 　　5． 酒店門(mén)鎖的管理和應(yīng)用 　　6． 大型會(huì)議人員通道系統(tǒng) 　　7． 固定資產(chǎn)的管理系統(tǒng) 8． 醫(yī)藥物流系統(tǒng)的管理和應(yīng)用 9． 智能貨架的管理 符合的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)： 　　a) ISO/IEC 14443 近耦合 IC 卡，最大的讀取距離為 10cm。 　　b) ISO/IEC 15693 疏耦合 IC 卡，最大的讀取距離為 1m。 　　c) ISO/IEC 180003 該標(biāo)準(zhǔn)定義了 系統(tǒng)的物理層，防沖撞算法和通訊協(xié)議。 　　d) ISM Band Class 1 定義 符合 EPC 的接口定義。 三、超高頻(工作頻率為 860MHz 到 960MHz 之間) 　　超高頻系統(tǒng)通過(guò)電場(chǎng)來(lái)傳輸能量。電場(chǎng)的能量下降的不是很快，但是讀取的區(qū)域不是很好進(jìn)行定義。該頻段讀取距離比較遠(yuǎn)，無(wú)源可達(dá) 10m 左右。主要是通過(guò)電容耦合的方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。 特性： 　　1． 在該頻段，全球的定義不是很相同－歐洲和部分亞洲定義的頻率為 868MHz，北美定義的頻段為 902 到 905MHz 之間，在日本建議的頻段為 950 到