RFID技术的工作原理无线射频技术介绍(RFID是什么)
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什么是RFID技术?
RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。
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识别工作无须人工干预。可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签。操作快捷方便。埃森哲实验室首席科学家弗格森认为RFID是一种突破性的技术:"第一。可以识别单个的非常具体的物体。而不是像条形码那样只能识别一类物体;第二。其采用无线电射频。可以透过外部材料读取数据。而条形码必须靠激光来读取信息;第三。可以同时对多个物体进行识读。而条形码只能一个一个地读。此外。储存的信息量也非常大。"
什么是RFID的基本组成部分?
最基本的RFID系统由三部分组成:
标签(Tag):由耦合元件及芯片组成。每个标签具有唯一的电子编码。附着在物体上标识目标对象;
阅读器(Reader):读取(有时还可以写入)标签信息的设备。可设计为手持式或固定式;
天线(Antenna):在标签和读取器间传递射频信号。
一套完整的系统还需具备:数据传输和处理系统。
RFID技术的基本工作原理是什么?
RFID技术的基本工作原理并不复杂:标签进入磁场后。接收解读器发出的射频信号。凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(Passive Tag。无源标签或被动标签)。或者主动发送某一频率的信号(Active Tag。有源标签或主动标签);解读器读取信息并解码后。送至中央信息系统进行有关数据处理。
什么是RFID中间件?
RFID是2005年建议企业可考虑引入的十大策略技术之一。而中间件(Middleware)可称为是RFID运作的中枢。因为它可以加速关键应用的问世。
RFID产业潜力无穷。应用的范围遍及制造、物流、医疗、运输、零售、国防等等。Gartner Group认为。RFID是2005年建议企业可考虑引入的十大策略技术之一。然而其成功之关键除了标签(Tag)的价格、天线的设计、波段的标准化、设备的认证之外。最重要的是要有关键的应用软件(Killer Application)。才能迅速推广。而中间件(Middleware)可称为是RFID运作的中枢。因为它可以加速关键应用的问世。
是什么让零售商如此推崇RFID?
据Sanford C、Bernstein公司的零售业分析师估计。通过采用RFID。沃尔玛每年可以节省83、5亿美元。其中大部分是因为不需要人工查看进货的条码而节省的劳动力成本。尽管另外一些分析师认为80亿美元这个数字过于乐观。但毫无疑问。RFID有助于解决零售业两个最大的难题:商品断货和损耗(因盗窃和供应链被搅乱而损失的产品)。而现在单是盗窃一项。沃尔玛一年的损失就差不多有20亿美元。如果一家合法企业的营业额能达到这个数字。就可以在美国1000家最大企业的排行榜中名列第694位。研究机构估计。这种RFID技术能够帮助把失窃和存货水平降低25%。
RFID典型应用领域和具体应用
1、车辆自动识别治理
铁路车号自动识别是射频识别技术最普遍的应用。
2、高速公路收费及智能交通系统
高速公路自动收费系统是射频识别技术最成功的应用之一。它充分体现了非接触识别的优势。在车辆高速通过收费站的同时完成缴费。解决了交通的瓶颈问题。提高了车行速度。避免拥堵。提高了收费结算效率。
3、货物的跟踪、治理及监控
射频识别技术为货物的跟踪、治理及监控提供了快捷、准确、自动化的手段。以射频识别技术为核心的集装箱自动识别。成为全球范围最大的货物跟踪治理应用。
4、仓储、配送等物流环节
射频识别技术目前在仓储、配送等物流环节已有许多成功的应用。随着射频识别技术在开放的物流环节统一标准的研究开发。物流业将成为射频识别技术最大的受益行业。
5、电子钱包、电子票证
射频识别卡是射频识别技术的一个主要应用。射频识别卡的功能相当于电子钱包。实现非现金结算。目前主要的应用在交通方面。
6、生产线产品加工过程自动控制
主要应用在大型工厂的自动化流水作业线上。实现自动控制、监视。提高生产效率。节约成本。
7、动物跟踪和治理
射频识别技术可用于动物跟踪。在大型养殖厂。可通过采用射频识别技术建立饲养档案、预防接种档案等。达到高效、自动化治理牲畜的目的。同时为食品安全提供了保障。射频识别技术还可用于信鸽比赛、赛马识别等。以准确测定到达时间。
无源RFID标签结构组成以及工作原理
无源RFID标签本身不带电池。依靠读卡器发送的电磁能量工作。由于它结构简单、经济实用。因而获得广泛的应用。无源RFID标签由RFID IC、谐振电容C和天线L组成。天线与电容组成谐振回路。调谐在读卡器的载波频率。以获得最佳性能。
生产厂商大多遵循国际电信联盟的规范。RFID使用的频率有6种。分别为135KHz、13、56MHz、43、3-92MHz、860-930MHz(即UHF)、2、45GHz以及5、8GHz。无源RFID主要使用前二种频率。
RFID标签结构
RFID标签天线有两种天线形式:(1)线绕电感天线;(2)在介质基板上压印或印刷刻腐的盘旋状天线。天线形式由载波频率、标签封装形式、性能和组装成本等因素决定。例如。频率小于400KHz时需要mH级电感量。这类天线只能用线绕电感制作;频率在4~30MHz时。仅需几个礖。几圈线绕电感就可以。或使用介质基板上的刻腐天线。
选择天线后。下一步就是如何将硅IC贴接在天线上。IC
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贴接也有两种基本方法:(1)使用板上芯片(COB);(2)裸芯片直接贴接在天线上。前者常用于线绕天线;而后者用于刻腐天线。CIB是将谐振电容和RFID IC一起封装在同一个管壳中。天线则用烙铁或熔焊工艺连接在COB的2个外接端了上。由于大多数COB用于ISO卡。一种符合ISO标准厚度(0、76)规格的卡。因此COB的典型厚度约为0、4mm。两种常见的COB封装形式是IST采用的IOA2(MOA2)和美国HEI公司采用的WorldⅡ。裸芯片直接贴接减少了中间步骤。广泛地用于低成本和大批量应用。直接贴接也有两种方法可供选择。(1)引线焊接;(2)倒装工艺。采用倒装工艺时。芯片焊盘上需制作专门的焊球。材料是金的。高度约25祄。然后将焊球倒装在天线的印制走线上。引线焊接工艺较简单。裸芯片直接用引线焊接在天线上。焊接区再用黑色环氧树脂密封。对小批量生产。这种工艺的成本较低;而对于大批量生产。最好采有倒装工艺。
基本工作原理
无线RFID标签的性能受标签大小。调制形式、电路Q值、器件功耗以及调制深度的极大影响。下面简要地介绍它的工作原理。
RFID IC内部备有一个154位存储器。用以存储标签数据。IC内部还有一个通导电阻极低的调制门控管(CMOS)。以一定频率工作。当读卡器发射电磁波。使标签天线电感式电压达到VPP时。器件工作。以曼彻斯特格式将数据发送回去。
数据发送是通过调谐与去调谐外部谐振回路来完成的。具体过程如下:当数据为逻辑高电平时。门控管截止。将调谐电路调谐于读卡器的截波频率。这就是调谐状态。感应电压达到最大值。如此进行。调谐与去调谐在标签线圈上产生一个幅度调制信号。读卡器检测电压波形包络。就能重构来自标签的数据信号。
门控管的开关频率为70KHz。完成全部154位数据约需2、2ms。在发送完全部数据后。器件进入100 ms的休眠模式。当一个标签进入休眠模式时。读卡器可以去读取其它标签的数据。不会产生任何数据冲突。当然。这个功能受到下列因素的影响:标签至读卡器的距离、两者的方位、标签的移动以及标签的空间分布。
RFID的特点 无线射频技术的性能特点>>
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