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射频识别(RFID)技术原理
2020-10-31
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射频辨别(RFID)技术相对于传统的信息卡及IC卡技术具备非接触、阅览速度快、无磨耗等独特的地方,在近来几年里获得迅速进展。为增强中国工程师对该技术的了解,本文周密绍介了RFID技术的办公原理、分类、标准以及有关应用。

RFID技术利用无线射频形式在阅览器和射频卡之间施行非接触双向数值传道输送,以达到目的辨别和数值交换的目标。与传统的条型码、信息卡及IC卡相形,射频卡具备非接触、阅览速度快、无磨耗、不受背景影响、生存的年限长、易于运用的独特的地方和具备防冲突功能,能同时处置多张卡片。在海外,射频辨别技术已被广泛应用于工业半自动化、经济活动半自动化、交通运送扼制管理等很多领域。

射频天线雷达

系统组成和办公原理

最基本的RFID系统由三局部组成:

1. 标签(Tag,即射频卡):由耦合元件及芯片组成,标签包括内置接收天线,用于和射频接收天线间施行通信。
2. 阅览器:读取(在读写卡中还可以写入)标签信息的设施。
3. 接收天线:在标签和读取器间传交射频信号。

有点系统还经过阅览器的RS232或RS485接口与外部计算机(上位机主系统)连署,施行数值交换。

系统的基本办公流程是:阅览器经过发射接收天线送出一定频率的射频信号,当射频卡进入了发射接收天线办公地区范围时萌生感应电流,射频卡取得能+羭縷被拿获;射频卡将自身编码等信息经过卡内置送出接收天线发发送去;系统天线收缴到从射频卡送出来的载波信号,经接收天线调节器传递到阅览器,阅览器对收缴的信号施行解调和解码而后送到后台主系统施行有关处置;主系统依据思维规律运算判断该卡的合法性,针对不一样的设定做出相应的处置和扼制,散发指令信号扼制执行机构动作。

在耦合形式(电感-电磁)、通信流程(FDX、HDX、SEQ)、从射频卡到阅览器的数值传道输送办法(负载调制、逆向散射、高次谐波)以及频率范围等方面,不一样的非接触传道输送办法有根本的差别,但全部的阅览器在功能原理上,以及由此表决的预设建构上都很相仿,全部阅览器均可简化为高频接口和扼制单元两个基本板块。高频接口里面含有送出器和收缴器,其功能涵盖:萌生高频发射功率以开始工作射频卡并供给能+羭縷;对发射信号施行调制,用于将数值传递给射频卡;收缴并解调来自射频卡的高频信号。不一样射频辨别系统的高频接口预设具备一点差别,电感耦合系统的高频接口原理图如图1所示。

阅览器的扼制单元的功能涵盖:与应用系统软件施行通信,并执行应用系统软件发来的指示;扼制与射频卡的通信过程(主-从原则);信号的编解码。对一点特别的系统还有执行反碰撞算法,对射频卡与阅览器间要传递的数值施行加密和解密,以及施行射频卡和阅览器间的身分证验等附带加上功能。

射频辨别系统的读写距离是一个很关键的参变量。到现在为止,长距离射频辨别系统的价钱还很贵,因为这个寻觅增长其读写距离的办法很关紧。影响射频卡读写距离的因素涵盖接收天线办公频率、阅览器的RF输出功率、阅览器的收缴锐敏度、射频卡的功耗、接收天线及谐振电路的Q值、接收天线方向、阅览器和射频卡的耦适宜,以及射频卡本身取得的能+羭縷及送出信息的能+羭縷等。大部分数系统的读取距离和写入距离是不一样的,写入距离约是读取距离的40百分之百~80百分之百。

射频卡的标准及分类

到现在为止出产RFID产品的众多企业都认为合适而使用自个儿的标准,国际上还没有一统的标准。到现在为止,可供射频卡运用的几种标准有ISO10536、ISO14443、ISO15693和ISO18OOO。应用最多的是ISO14443和ISO15693,这两个标准都由物理特别的性质、射频功率和信号接口、起初化和反碰撞以及传道输送协议四局部组成。

依照不一样得形式,射频卡有以下几种分类:

1. 按供电形式分为有源卡和无源卡。有源是指卡内有干电池供给电源,其效用距离较远,但生存的年限有限、大小较大、成本高,且不舒服合在卑劣背景下办公;无源卡内不相干电池,它利用波束供电技术将收缴到的射频能+羭縷转化为直流电源为卡电源内部电路供电,其效用距离相对有源卡短,但生存的年限长且对办公背景要求不高。

2. 按载波频率分为低频射频卡、中频射频卡和高频射频卡。低频射频卡主要有125kHz和134.2kHz两种,中频射频卡频率主要为13.56MHz,高频射频卡主要为433MHz、915MHz、2.45GHz、5.8GHz等。低频系统主要用于短距离、低成本的应用中,如大多数的门口的戒备防范扼制、校园卡、动物监视管理、货物跟踪等。中频系统用于门口的戒备防范扼制和需传递数量多数值的应用系统;高频系统应用于需求较长的读写距离和高读写速度的场合,其接收天线波束方向较窄且价钱较高,在火车监控、高速马路收费等系统中应用。

3. 按调制形式的不一样可分为主动式和不主动式。主动式射频卡用自身的射频能+羭縷主动地送出数值给读写器;不主动式射频卡运用调制散射形式发射数值,它务必利用读写器的载波来调制自个儿的信号,该类技术适应用在门口的戒备防范或交通应用中,由于读写器可以保证只拿获一定范围之内的射频卡。在有绊脚石物的事情状况下,用调制散射形式,读写器的能+羭縷务必来去越过绊脚石物两次。而主动形式的射频卡发射的信号仅越过绊脚石物一次,因为这个主动形式办公的射频卡主要用于有绊脚石物的应用中,距离更远(可达30米)。

4. 按效用距离可分为密耦合卡(效用距离小于1厘米)、近耦合卡(效用距离小于15厘米)、疏耦合卡(效用距离约1米)和远距离卡(效用距离从1米到10米,甚至于更远)。

5. 按芯片分为只读卡、读写卡和CPU卡。