【正文】 控制部分 控制電路部分 此控制部分是為了輔助 RIR6C001A 工作，因?yàn)?RIR6C001A芯片要正常工作，完成射頻閱讀器的功能，不但需要有外圍電路，而且還需要有控制器對。在設(shè)計(jì)時(shí)按功能對閱讀器進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì) ，閱讀器的內(nèi)部功能框圖。閱讀器和應(yīng)答器組成的一個(gè)完整射頻系統(tǒng)： 從射頻系統(tǒng)中可以看出閱讀器的重要性及它的功能，在整個(gè)通信過程中閱讀器起到橋梁的作用。 第 50 頁 共 114 頁 射頻識(shí)別技術(shù)是二十世紀(jì)九十年代興起的一項(xiàng)自動(dòng)識(shí)別技 術(shù)，它利用無線電射頻方式進(jìn)行非接觸式雙向通信。在 IC 卡的發(fā)展過程中正在經(jīng)歷從存儲(chǔ)卡到智能卡，從接觸式卡到非接觸式卡，從近距離卡到遠(yuǎn)距離卡的過渡，與之相應(yīng)的，能夠讀取卡內(nèi)信息的閱讀器也在不斷的發(fā)展和更新。 IC 卡又稱為集成電路卡。 概述 近年來隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體技術(shù)和集成電路技術(shù)也在迅速發(fā)展。閱讀器的基本功能就是提供與標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌?。本文討論了一種采用 TI 公司的射頻標(biāo)簽多協(xié)議芯片 RIR6C001A 組成的射頻標(biāo)簽閱讀器方案。在門禁系統(tǒng)中，每一個(gè)物品盒子，僅需要 2 個(gè)而不是 4 個(gè)或 6 個(gè) RFID 標(biāo)簽。一個(gè)門禁系統(tǒng)的使用將是好的選擇，可以使用短作用距離的無 源標(biāo)簽。天線類型的選擇必須使它的阻抗與自由空間和 ASIC 匹配。如果使用有源芯片作用距離可以達(dá)到 5 到 10 米。這些限制了讀卡機(jī)到標(biāo)簽的電磁場功率。樂觀的考慮，在電磁場的輻射強(qiáng)度符合 UK 的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)， 的無源情況下，全波整流，驅(qū)動(dòng)電壓不大于 3 伏，優(yōu)化的RFID 天線阻抗環(huán)境 (阻抗 200 或 300 歐姆 )，使用距離大約是 1 米 [3]。每個(gè)盒子兩個(gè) 天線足夠適合門禁裝置探測，這樣局部結(jié)構(gòu)的影響變得不再重要，因?yàn)殚T禁裝置的讀卡機(jī)天線被固定在倉庫的出入，并且直接指向貼標(biāo)簽的物體。在倉庫的使用環(huán)境下，一個(gè)物品盒子具有一個(gè)標(biāo)簽會(huì)有問題，幾個(gè)標(biāo)簽貼在一個(gè)盒子上以確保所有時(shí)候都有一個(gè)標(biāo)簽是可以看見的。這可以對于 的工作頻率計(jì)算，假設(shè)一個(gè)代表性的幾何形狀，見圖 8,9,10，和自由空間相比，顯示返回信號(hào)降低了 10dB，在雙天線同時(shí)使用的時(shí)候，比預(yù)料的模式下降的更多。 在蠟紙盒的液體，甚至蘋果上做試驗(yàn)得到了類似的結(jié)果。天線與物體的中心距離分開到 100— 150mm 的時(shí)候，反回信號(hào)下降約 10 到 12dB。 輻射 模式 在一個(gè)無反射的環(huán)境中測試了天線的模式，包括了各種需要貼標(biāo)簽的物體，在使用全向天線的時(shí)候性能嚴(yán)重下降。可以設(shè)計(jì)天線使它與接近物體的情況相匹配，但是天線的行為對于不同的物體和不同的物體距離而不同。一塑料瓶子水降低了最小返回?fù)p耗頻率 16%。其他的物體也有相似的影響。對于全向天線，例如雙偶極子天線，這個(gè)影響是顯著的。選擇天線的類型，以至于它的阻抗能夠和標(biāo)簽芯片的輸入阻抗匹配是十分關(guān)鍵的。一個(gè)折疊偶極子的阻抗可以是一做個(gè)標(biāo)準(zhǔn)半波偶極子阻抗的 20 倍。幾十年來，設(shè)計(jì)天線與 50 或 70 歐姆的阻抗匹配，但是可能設(shè)計(jì)天線具有其他的特性阻抗。一個(gè)圓極化的標(biāo)簽天線可以產(chǎn)生 3dB 以強(qiáng)的信號(hào)。下表中的前三個(gè)種類的天線是線極化的，但是微帶面天線可以使圓極化的，對數(shù)螺旋天線僅僅是圓極化的。這樣的小天線的增益是有限的，增益的大小取決于輻射模式的類型，全向的天線具有峰值增益 0 到 2dBi；方向性的天線的增益可以達(dá)到 6dBi。還有一個(gè)主要的選擇是有源標(biāo)簽還是無源標(biāo)簽 [1],[2]。 在選擇天線的時(shí)候的主要考慮是： 天線的類型； 天線的阻抗： 第 45 頁 共 114 頁 在應(yīng)用到物品上的 RF 的性能； 在有其他的物品圍繞貼標(biāo)簽物品時(shí)的 RF 性能。本文考慮的頻帶是 435MHz, GHz 和 GHz，在零售商品中使用。天線的目標(biāo)是傳輸最大的能量進(jìn)出標(biāo)簽芯片。門禁系統(tǒng)可以使用短作用距離的無源標(biāo)簽。 返回 第 44 頁 共 114 頁 第四章 RFID 技術(shù)配套產(chǎn)品介紹 電子標(biāo)簽中的射頻天線 [摘要 ]射頻天線類型的選擇必須使它的阻抗與自由空間和 ASIC 匹配。 這是電子標(biāo)簽技術(shù)首次進(jìn)入中國商業(yè)零售領(lǐng)域。 好在已經(jīng)有國內(nèi)企業(yè)邁出嘗試性步伐。 昂波國際有限公司總裁王躍接觸過很多 中國客戶，她告訴記者，國內(nèi)企業(yè)對電子標(biāo)簽比較感興趣，但一旦涉及具體投資，則普遍持觀望態(tài)度。 國內(nèi)零售試 電子標(biāo)簽技術(shù)的應(yīng)用還要靠企業(yè)推動(dòng)。 值得一提的是，在國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)尚未出臺(tái)的前提下，國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)將目光投向全球市場?！? 就我國而言，電子標(biāo)簽技術(shù)及應(yīng)用處于初級(jí)發(fā)展階段，存在技術(shù)水平不高、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不完整等諸多問題。 第 42 頁 共 114 頁 基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)亟待出臺(tái) 除了價(jià)格，阻礙電子標(biāo)簽推廣的瓶頸還有標(biāo)準(zhǔn)。今年，國內(nèi)電子標(biāo)簽市場容量為 5000 萬個(gè)。 不過，目前電子標(biāo)簽成本已呈下降趨勢。據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，沃爾瑪每年大概要從頭 100 個(gè)供應(yīng)商那里收到十億箱的貨物。業(yè)內(nèi)介 紹，封裝好的電子標(biāo)簽最低也要人民幣 7— 8 元。 成本遏制推廣 讓沃爾瑪中國供應(yīng)商們卻步的主要是電子標(biāo)簽的高成本。“在推行電子標(biāo)簽進(jìn)程中，來自國內(nèi)供應(yīng)商的阻力非常大，沒有幾家愿意做，為此沃爾瑪已經(jīng)將 100 名供貨商減少到 50 家。數(shù)據(jù)顯示，采用電子標(biāo)簽可減少 10%至 第 41 頁 共 114 頁 30%的安全庫存量，大大降低倉儲(chǔ)成本。 其實(shí)，早在兩年前，沃爾瑪已經(jīng)與 IBM 合作，率先導(dǎo)入先進(jìn)的電子標(biāo)簽系統(tǒng)。不過，在沃爾瑪體系中，“進(jìn)雄”還僅是年供貨額為 6000 萬美元的“中型供貨商”，因此并不在沃爾瑪 TOP100 供貨商名單中。 2020 年年底，沃爾瑪?shù)乃泄?yīng)商都要采用電子標(biāo)簽。在中國， RFID 簡稱電子標(biāo)簽。 沃爾瑪電子標(biāo)簽計(jì)劃夭折？ “年初就收到過沃爾瑪?shù)耐ㄖ?，今年以來，沃爾瑪為此還特意舉辦了多次有關(guān)‘無線射頻識(shí)別系統(tǒng)（ RFID）’的講座培訓(xùn)，公司的信息官都有參加。這種標(biāo)簽?zāi)軌蚰褪芎捅O(jiān)測工程與工業(yè)應(yīng)用環(huán)境（與 RFSAW 的大范圍低成本的應(yīng)用場合不同）中的溫度變化情況。 256 位的版本也是可能的，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了產(chǎn)品級(jí)別、貨盤和包裝箱所要求的存儲(chǔ)空間要求，更不用說運(yùn)輸和車輛上的標(biāo)簽了。它通過多路訪問可擴(kuò)展頻譜信號(hào)實(shí)現(xiàn)了這一功能，這種信號(hào)在具備高速讀取速度的同時(shí)，還具有較高的抗干擾性，與其他無線射頻系統(tǒng)和 RFID 讀取器也有較好的頻譜相容性。 例如， RFSAW 標(biāo)簽采用了成本比較低的芯片和尺寸較小的低成本天線，與基于 IC 的標(biāo)簽相比，它的 成本就很有優(yōu)勢。 SAW RFID 系統(tǒng)具有與生俱來的能力來檢測標(biāo)簽位置、運(yùn)動(dòng)的方向和標(biāo)簽溫度等，這些功能如果用其他的技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)或需要很高成本。 ◆ 商業(yè)化的 全貨盤讀取，這是 RFID 的一個(gè)非常重要的能力。 滅菌過程耐受性 SAW ID 芯片的獨(dú)特物理特性解決了 RFID 的主要問題，并且實(shí)現(xiàn)了： ◆ 標(biāo)簽與閱讀器相互距離較大時(shí)的可靠讀取。 然而，雖然 SAW RFID 的一個(gè)缺陷是仍然采用了類似 硅材料的易碎芯片，但它的加工過程所需的步驟更少，所要求的精確性也沒有那么高，因此它的成本比硅芯片 RFID 也要低一些，當(dāng)然這在市場中還沒有真正地實(shí)現(xiàn)。感應(yīng)張力或溫度的功能用硅芯片和分離式傳感器也是可以實(shí)現(xiàn)的，但是這種方式的成本太高。在挪威， MicroDesign 公司供應(yīng)采用這種技術(shù)的只讀被動(dòng)式 標(biāo)簽有十幾年的時(shí)間，后來它就以 QFree 的名義開始供應(yīng)針對不中斷式公路收費(fèi)系統(tǒng)和其他設(shè)備的硅芯片 RFID 可讀寫設(shè)備與系統(tǒng)。 SAW RFID 首先出現(xiàn)在美國加利福尼亞和挪威的不中斷式公路收費(fèi)系統(tǒng)中，但是數(shù)量不多。 發(fā)展 SAW 電子標(biāo)簽的關(guān)鍵 ； ； 的電子標(biāo)簽天線； ； 。 434MHz 和 915MHz 是民用非管制無線電頻段，一般民用遙控設(shè) 備都使用這些頻段， ISO 也建議開放用于射頻識(shí)別。 目前五十五所已發(fā)展成為國內(nèi)領(lǐng)先國際認(rèn)可的高頻聲表面波器第 37 頁 共 114 頁 件研發(fā)與生產(chǎn)基地，具備制作 m(2GHz)高頻聲表面波器件 的能力。在美 國， Identtronix、 iRay、 RFSAW 等公司也均生產(chǎn)商業(yè)化的 SAW 電子標(biāo)簽。 SAW 標(biāo)簽也適用于壓力、應(yīng)力、扭曲、加速度和溫度等參數(shù)變化的測量，如鐵路紅外軸溫探測系統(tǒng)的熱軸定位、軌道衡、超偏載檢測系統(tǒng)、汽車輪胎壓力等。其主要特點(diǎn)是： ，可達(dá)數(shù)米； 第 36 頁 共 114 頁 ； ，制作工藝成本低； ，而且能識(shí)別速度達(dá) 300 千米 /小時(shí)的高速 運(yùn)動(dòng)物體； (100℃～ 300℃ )、強(qiáng)電磁干擾等惡劣環(huán)境下使 用。聲表面波 電子標(biāo)簽是應(yīng)用現(xiàn)代電子學(xué)、聲學(xué)、半導(dǎo)體平面工藝技術(shù)和雷達(dá)及信號(hào)處理技術(shù)的系統(tǒng)新成就，它是有別于 IC 芯片識(shí)別的另一種新型非接觸自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。 由于聲表面波傳播速度低，有效的反射脈沖串在經(jīng)過幾微秒的延 遲時(shí)間后才回到閱讀器，在此延遲期間，來自閱讀器周圍的干擾反射 已衰減，不會(huì)對聲表面波電子標(biāo)簽的有效信號(hào)產(chǎn)生干擾。如果將反射器組按某種特定的規(guī)律設(shè)計(jì)，使其反射信號(hào)表示規(guī)定的編碼信息，那么閱讀器接收到的反射高頻電脈沖串就帶有該物品的特定編碼。閱讀器的天線周期地發(fā)送高頻詢問脈沖，在電子標(biāo)簽天線的接收范圍內(nèi)，被接收到的高頻脈沖通過叉指換能器轉(zhuǎn)變成聲表面波，并在晶體表面?zhèn)鞑ァ? SAW 無源電子標(biāo)簽工作原理 第 35 頁 共 114 頁 SAW 無源電子標(biāo)簽采用反射調(diào)制方式完成電子標(biāo)簽信息向閱讀器的傳送。采用了先進(jìn)微電子加工技術(shù)制造的聲表面波器件，具有體積小、重量輕、可靠性高、一致性好、多功能以及設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)點(diǎn)，在通信、電視、遙控和報(bào)警系統(tǒng)中已得到廣泛應(yīng)用，數(shù)以億計(jì)的手機(jī)和電視機(jī)中都應(yīng)用了多個(gè)聲表 面波濾波器。 聲表面波器件技術(shù) 聲表面波 (SAW)是傳播于壓電晶體表面的機(jī)械波，其聲速僅為 電 磁波速的十萬分之一，傳播衰耗很小。 依據(jù)電子標(biāo)簽供電方式的不同，可以分為有源標(biāo)簽 (Active tag) 和無源標(biāo)簽 (Passive tag)兩種，有源標(biāo)簽內(nèi)裝有電池，無源標(biāo)簽沒有內(nèi)裝電池。 電子標(biāo)簽又稱為射頻標(biāo)簽、應(yīng)答器、數(shù)據(jù)載體，電子標(biāo)簽附著在 待識(shí)別的物品上，是射頻識(shí)別系統(tǒng)真正的數(shù)據(jù)載體。典型的工作頻率有： 433MHz， 868MHz， 915MHz， ， 。識(shí)別作用 距離小于 1m，典型作用距離為 10cm～ 20cm。 電感耦合方式一般適合于 中、低頻工作的近距離射頻識(shí)別系統(tǒng)。發(fā)生 在閱讀器和電子標(biāo)簽之間的射頻信號(hào)的耦合類型有兩種： (1)電感耦合，通過空間高頻交變磁場實(shí)現(xiàn)耦合，依據(jù)的是電磁 感應(yīng)定律。 射頻識(shí)別系統(tǒng)一般由兩個(gè)部分組成，即電子標(biāo)簽和閱讀器。 至于復(fù)合加工，它是智能標(biāo)簽加工中的關(guān)鍵工序，在復(fù)合加工中不僅要求每個(gè)標(biāo)簽之間的尺寸不會(huì)因?yàn)閺埩ψ兓淖?，而且對于薄膜類材料，還要考慮拉伸變形造成標(biāo)簽間距增加，并做適當(dāng)調(diào)整。尤其是許多產(chǎn)品都要求多色 UV 墨印刷、上光、上膠，印量大的標(biāo)簽大多數(shù)還采用卷到卷印刷或無接口印刷 ( 通花 ) 等方式加工，由于加工工序多，也加大了成品的篩選難度。智能標(biāo)簽制印對制作工藝有其獨(dú)特的要求，主要 應(yīng)注意高成品率、厚紙印刷和復(fù)合加工。其第 32 頁 共 114 頁 次，傳統(tǒng)的壓箔法或腐蝕法制作的金屬天線要消耗浪費(fèi)金屬材料，成本較高，而導(dǎo)電油墨的原材料成本要低于傳統(tǒng)的金屬天線，這對于降低智能標(biāo)簽的制作成本有很大的意義。它具有兩個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)，首先，傳統(tǒng)的壓箔法或腐蝕法制作的金屬天線，工藝復(fù)雜，成品制作時(shí)間長，而應(yīng)用導(dǎo)電油墨印刷天線 是利用高速的印刷方法，高效快速，是印刷天線和電路中首選的既快又便宜的方法。另外，可將具有導(dǎo)電性的納米級(jí)碳墨加入油墨制成導(dǎo)電油墨，也可將導(dǎo)電油墨中金屬粉(如銀粉 )制成納米級(jí)銀粉來制造導(dǎo)電油墨，這種導(dǎo)電油墨不僅印刷的膜層薄且均勻光滑，性能優(yōu)良，而且還可大量節(jié)省材料。碳漿油墨是一液型熱固型油墨，成膜固化后具有保護(hù)銅箔和傳導(dǎo)電流的作用，具有良好的導(dǎo)電性和較低的阻抗力；它不易氧化，性能穩(wěn)定，耐酸、堿和化學(xué)溶劑的侵蝕；具有耐磨性強(qiáng)、抗磨損、抗熱沖擊性好等特點(diǎn)。導(dǎo)電油墨主要是由導(dǎo)電填料 (包 括金屬粉末、金屬氧化物、非金屬和其他復(fù)合粉末 )、連接劑 (主要有合成樹脂、光敏樹脂、低熔點(diǎn)有機(jī)玻璃等 ) 、添加劑 (主要有分散劑、調(diào)節(jié)劑、增稠劑、增塑劑、潤滑劑、抑制劑等 )、溶劑 (主要有芳烴、醇、酮、酯、醇醚等 )等組成。 (2)導(dǎo)電油墨的應(yīng)用。它是一種高技術(shù)絲網(wǎng)，它不是由一般的金屬或尼龍等絲線編織成的絲網(wǎng)，而是由鎳箔鉆孔而成箔網(wǎng)，網(wǎng)孔呈六角形，也