中心議題：

• 射頻識別技術原理分析
• 學習RFID係統組成和工作原理

解決方案：

• 利用無線射頻方式在進行雙向數據傳輸
• 達到目標識別和數據交換的目的

射頻識別(RFID)技術相對於傳統的磁卡及IC卡技術具有非接觸、閱讀速度快、無磨損等特點，在最近幾年裏得到快速發展。為加強中國工程師對該技術的理解
，本文詳細介紹了RFID技術的工作原理、分類、標準以及相關應用。

RFID技術利用無線射頻方式在閱讀器和射頻卡之間進行非接觸雙向數據傳輸
，以達到目標識別和數據交換的目的。與傳統的條型碼、磁卡及IC卡相比，射頻卡具有非接觸、閱讀速度快

、無磨損、不受環境影響

、壽命長、便於使用的特點和具有防衝突功能，能同時處理多張卡片。在國外，射頻識別技術已被廣泛應用於工業自動化
、商業自動化、交通運輸控製管理等眾多領域。

係統組成和工作原理

最基本的RFID係統由三部分組成：
1. 標簽(Tag，即射頻卡)：由耦合元件及芯片組成
，標簽含有內置天線，用於和射頻天線間進行通信。
2. 閱讀器：讀取(在讀寫卡中還可以寫入)標簽信息的設備。
3. 天線：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。

有些係統還通過閱讀器的RS232或RS485接口與外部計算機(上位機主係統)連接，進行數據交換。

係統的基本工作流程是：閱讀器通過發射天線發送一定頻率的射頻信號，當射頻卡進入發射天線工作區域時產生感應電流
，射頻卡獲得能量被激活；射頻卡將自身編碼等信息通過卡內置發送天線發送出去；係(xi)統(tong)接(jie)收(shou)天(tian)線(xian)接(jie)收(shou)到(dao)從(cong)射(she)頻(pin)卡(ka)發(fa)送(song)來(lai)的(de)載(zai)波(bo)信(xin)號(hao)，經(jing)天(tian)線(xian)調(tiao)節(jie)器(qi)傳(chuan)送(song)到(dao)閱(yue)讀(du)器(qi)，閱(yue)讀(du)器(qi)對(dui)接(jie)收(shou)的(de)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)解(jie)調(tiao)和(he)解(jie)碼(ma)然(ran)後(hou)送(song)到(dao)後(hou)台(tai)主(zhu)係(xi)統(tong)進(jin)行(xing)相(xiang)關(guan)處(chu)理(li)；主係統根據邏輯運算判斷該卡的合法性，針對不同的設定做出相應的處理和控製，發出指令信號控製執行機構動作。

在耦合方式(電感-電磁)、通信流程(FDX
、HDX
、SEQ)
、從射頻卡到閱讀器的數據傳輸方法(負載調製、反向散射、高次諧波)以(yi)及(ji)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)等(deng)方(fang)麵(mian)
，不(bu)同(tong)的(de)非(fei)接(jie)觸(chu)傳(chuan)輸(shu)方(fang)法(fa)有(you)根(gen)本(ben)的(de)區(qu)別(bie)，但(dan)所(suo)有(you)的(de)閱(yue)讀(du)器(qi)在(zai)功(gong)能(neng)原(yuan)理(li)上(shang)，以(yi)及(ji)由(you)此(ci)決(jue)定(ding)的(de)設(she)計(ji)構(gou)造(zao)上(shang)都(dou)很(hen)相(xiang)似(si)
，所(suo)有(you)閱(yue)讀(du)器(qi)均(jun)可(ke)簡(jian)化(hua)為(wei)高(gao)頻(pin)接(jie)口(kou)和(he)控(kong)製(zhi)單(dan)元(yuan)兩(liang)個(ge)基(ji)本(ben)模(mo)塊(kuai)。高(gao)頻(pin)接(jie)口(kou)包(bao)含(han)發(fa)送(song)器(qi)和(he)接(jie)收(shou)器(qi)，其(qi)功(gong)能(neng)包(bao)括(kuo)：產生高頻發射功率以啟動射頻卡並提供能量；對發射信號進行調製，用於將數據傳送給射頻卡；接收並解調來自射頻卡的高頻信號。不同射頻識別係統的高頻接口設計具有一些差異
，電感耦合係統的高頻接口原理圖如圖1所示。 閱讀器的控製單元的功能包括：與應用係統軟件進行通信
，並執行應用係統軟件發來的命令；控製與射頻卡的通信過程(主-從原則)；信xin號hao的de編bian解jie碼ma。對dui一yi些xie特te殊shu的de係xi統tong還hai有you執zhi行xing反fan碰peng撞zhuang算suan法fa
，對dui射she頻pin卡ka與yu閱yue讀du器qi間jian要yao傳chuan送song的de數shu據ju進jin行xing加jia密mi和he解jie密mi
，以yi及ji進jin行xing射she頻pin卡ka和he閱yue讀du器qi間jian的de身shen份fen驗yan證zheng等deng附fu加jia功gong能neng。

射she頻pin識shi別bie係xi統tong的de讀du寫xie距ju離li是shi一yi個ge很hen關guan鍵jian的de參can數shu。目mu前qian，長chang距ju離li射she頻pin識shi別bie係xi統tong的de價jia格ge還hai很hen貴gui
，因yin此ci尋xun找zhao提ti高gao其qi讀du寫xie距ju離li的de方fang法fa很hen重zhong要yao。影ying響xiang射she頻pin卡ka讀du寫xie距ju離li的de因yin素su包bao括kuo天tian線xian工gong作zuo頻pin率lv

、閱讀器的RF輸出功率、閱讀器的接收靈敏度、射頻卡的功耗、天線及諧振電路的Q值
、天線方向
、yueduqiheshepinkadeouhedu，yijishepinkabenshenhuodedenengliangjifasongxinxidenengliangdeng。daduoshuxitongdeduqujulihexierujulishibutongde
，xierujulidayueshiduqujulide40%～80%。
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射頻卡的標準及分類

目前生產RFID產品的很多公司都采用自己的標準

，國際上還沒有統一的標準。目前，可供射頻卡使用的幾種標準有ISO10536、ISO14443

、 ISO15693和ISO18OOO。應用最多的是ISO14443和ISO15693，這兩個標準都由物理特性
、射頻功率和信號接口


、初始化和反碰撞以及傳輸協議四部分組成。

按照不同得方式
，射頻卡有以下幾種分類： 1. 按供電方式分為有源卡和無源卡。有源是指卡內有電池提供電源，其作用距離較遠，但壽命有限
、體積較大
、成本高，且不適合在惡劣環境下工作

；無wu源yuan卡ka內nei無wu電dian池chi

，它ta利li用yong波bo束shu供gong電dian技ji術shu將jiang接jie收shou到dao的de射she頻pin能neng量liang轉zhuan化hua為wei直zhi流liu電dian源yuan為wei卡ka內nei電dian路lu供gong電dian
，其qi作zuo用yong距ju離li相xiang對dui有you源yuan卡ka短duan，但dan壽shou命ming長chang且qie對dui工gong作zuo環huan境jing要yao求qiu不bu高gao。

2. 按載波頻率分為低頻射頻卡
、中頻射頻卡和高頻射頻卡。低頻射頻卡主要有125kHz和134.2kHz兩種
，中頻射頻卡頻率主要為13.56MHz，高頻射頻卡主要為433MHz
、915MHz

、2.45GHz、5.8GHz等。低頻係統主要用於短距離、低成本的應用中

，如多數的門禁控製、校園卡、動物監管、貨物跟蹤等。中頻係統用於門禁控製和需傳送大量數據的應用係統
；高頻係統應用於需要較長的讀寫距離和高讀寫速度的場合，其天線波束方向較窄且價格較高
，在火車監控、高速公路收費等係統中應用。

3. 按調製方式的不同可分為主動式和被動式。主動式射頻卡用自身的射頻能量主動地發送數據給讀寫器
；beidongshishepinkashiyongtiaozhisanshefangshifasheshuju
，tabixuliyongduxieqidezaibolaitiaozhizijidexinhao，gaileijishushiheyongzaimenjinhuojiaotongyingyongzhong，yinweiduxieqikeyiquebaozhijihuoyidingfanweizhineideshepinka。zaiyouzhangaiwudeqingkuangxia
，yongtiaozhisanshefangshi

，duxieqidenengliangbixulaiquchuanguozhangaiwuliangci。erzhudongfangshideshepinkafashedexinhaojinchuanguozhangaiwuyici，yincizhudongfangshigongzuodeshepinkazhuyaoyongyuyouzhangaiwudeyingyongzhong，juligengyuan(可達 30米)。

4. 按作用距離可分為密耦合卡(作用距離小於1厘米)、近耦合卡(作用距離小於15厘米)、疏耦合卡(作用距離約1米)和遠距離卡(作用距離從1米到10米
，甚至更遠)。

5. 按芯片分為隻讀卡、讀寫卡和CPU卡。