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淺談RFID射頻識別系統組成及工作原理

2019-04-03 16:08:31
淺談RFID射頻識別系統組成及工作原理
一、什么是射頻識別?

射頻識別(RFID)是一種無線通信技術,可以通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據,而無需識別系統與特定目標之間建立機械或者光學接觸。目前RFID技術廣泛應用于圖書館、物流倉儲、資產管理、人員管理、零售等領域。

、射頻識別系統組成及工作原理

1、射頻識別系統組成

射頻識別系統主要由三部分組成:標簽、閱讀器、天線。此外,還需要專門的應用系統對閱讀器識別做相應處理。
RFID系統組成
圖1 RFID系統組成

1)標簽:電子標簽或稱射頻標簽、應答器,由芯片及內置天線組成。芯片內保存有一定格式的電子數據,作為待識別物品的標識性信息,是射頻識別系統的數據載體。內置天線用于和射頻天線間進行通信。

2)閱讀器:讀取或讀/寫電子標簽信息的設備,主要任務是控制射頻模塊向標簽發射讀取信號,并接收標簽的應答,對標簽的對象標識信息進行解碼,將對象標識信息連帶標簽上其它相關信息傳輸到主機以供處理。

3)天線:標簽與閱讀器之間傳輸數據的發射、接收裝置。

2、射頻識別系統運行原理

電子標簽進入天線磁場后,如果接收到閱讀器發出的特殊射頻信號,就能憑借感應電流所獲得的能量發送出存儲在芯片中的產品信息(無源標簽),或者主動發送某一頻率的信號(有源標簽),閱讀器讀取信息并解碼后,送至中央信息系統進行有關數據處理。
閱讀器獲得讀寫指令
圖2 閱讀器獲得讀寫指令


閱讀器射頻調制器將信號發送到天線
圖3 閱讀器射頻調制器將信號發送到天線


天線詢問標簽
圖4 天線詢問標簽


天線將獲得的標簽信息回傳
圖5 天線將獲得的標簽信息回傳

此外,按照讀寫器與標簽之間射頻信號的耦合方式,可以把它們之間的通信分為:電感耦合和電磁反向散射耦合。

1)電感耦合:依據電磁感應定律,通過空間高頻交變磁場實現耦合。電感耦合方式一般適合于中、低頻工作的近距離RFID系統。

2)電磁反向散射耦合:依據電磁波的空間傳播規律,發射出去的電磁波碰到目標后發生反射,從而攜帶回相應的目標信息。電磁反向散射耦合方式一般適合于高頻、微波工作的遠距離RFID系統。

兩種耦合方式對比

圖6 兩種耦合方式對比


通俗的理解,電感耦合這種模式主要應用在低頻(LF)、中頻(HF)波段,由于低頻RFID系統的波長更長,能量相對較弱,因此主要依賴近距離的感應來讀取信息。電磁反向散射耦合主要應用在高頻(HF)、超高頻(UHF)波段,由于高頻率的波長較短,能量較高。因此,閱讀器天線可以向標簽輻射電磁波,部分電磁波經標簽調制后反射回閱讀器天線,經解碼以后發送到中央信息系統接收處理。
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