射頻識別(rfid)技術(shù)相對于傳統(tǒng)的磁卡及ic卡技術(shù)具有非接觸、閱讀速度快、無磨損等特點，在最近幾年里得到快速發(fā)展。為加強中國工程師對該技術(shù)的理解，本文詳細介紹了rfid技術(shù)的工作原理、分類、標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)應(yīng)用。

    rfid技術(shù)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(shù)據(jù)傳輸，以達到目標(biāo)識別和數(shù)據(jù)交換的目的。與傳統(tǒng)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(huán)境影響、壽命長、便于使用的特點和具有防沖突功能，能同時處理多張卡片。在國外，射頻識別技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運輸控制管理等眾多領(lǐng)域。

    系統(tǒng)組成和工作原理

    最基本的rfid系統(tǒng)由三部分組成：

    1. 標(biāo)簽(tag，即射頻卡)：由耦合元件及芯片組成，標(biāo)簽含有內(nèi)置天線，用于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(biāo)簽信息的設(shè)備。

    3. 天線：在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號。

    有些系統(tǒng)還通過閱讀器的rs232或rs485接口與外部計算機(上位機主系統(tǒng))連接，進行數(shù)據(jù)交換。

    系統(tǒng)的基本工作流程是：閱讀器通過發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號，當(dāng)射頻卡進入發(fā)射天線工作區(qū)域時產(chǎn)生感應(yīng)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(nèi)置發(fā)送天線發(fā)送出去；系統(tǒng)接收天線接收到從射頻卡發(fā)送來的載波信號，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到閱讀器，閱讀器對接收的信號進行解調(diào)和解碼然后送到后臺主系統(tǒng)進行相關(guān)處理；主系統(tǒng)根據(jù)邏輯運算判斷該卡的合法性，針對不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號控制執(zhí)行機構(gòu)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(shù)據(jù)傳輸方法(負載調(diào)制、反向散射、高次諧波)以及頻率范圍等方面，不同的非接觸傳輸方法有根本的區(qū)別，但所有的閱讀器在功能原理上，以及由此決定的設(shè)計構(gòu)造上都很相似，所有閱讀器均可簡化為高頻接口和控制單元兩個基本模塊。高頻接口包含發(fā)送器和接收器，其功能包括：產(chǎn)生高頻發(fā)射功率以啟動射頻卡并提供能量；對發(fā)射信號進行調(diào)制，用于將數(shù)據(jù)傳送給射頻卡；接收并解調(diào)來自射頻卡的高頻信號。不同射頻識別系統(tǒng)的高頻接口設(shè)計具有一些差異，電感耦合系統(tǒng)的高頻接口原理圖如圖1所示。

    閱讀器的控制單元的功能包括：與應(yīng)用系統(tǒng)軟件進行通信，并執(zhí)行應(yīng)用系統(tǒng)軟件發(fā)來的命令；控制與射頻卡的通信過程(主-從原則)；信號的編解碼。對一些特殊的系統(tǒng)還有執(zhí)行反碰撞算法，對射頻卡與閱讀器間要傳送的數(shù)據(jù)進行加密和解密，以及進行射頻卡和閱讀器間的身份驗證等附加功能。

    射頻識別系統(tǒng)的讀寫距離是一個很關(guān)鍵的參數(shù)。目前，長距離射頻識別系統(tǒng)的價格還很貴，因此尋找提高其讀寫距離的方法很重要。影響射頻卡讀寫距離的因素包括天線工作頻率、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、閱讀器和射頻卡的耦合度，以及射頻卡本身獲得的能量及發(fā)送信息的能量等。大多數(shù)系統(tǒng)的讀取距離和寫入距離是不同的，寫入距離大約是讀取距離的40%～80%。

    射頻卡的標(biāo)準(zhǔn)及分類

    目前生產(chǎn)rfid產(chǎn)品的很多公司都采用自己的標(biāo)準(zhǔn)，國際上還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。目前，可供射頻卡使用的幾種標(biāo)準(zhǔn)有iso10536、iso14443、iso15693和iso18ooo。應(yīng)用最多的是iso14443和iso15693，這兩個標(biāo)準(zhǔn)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(xié)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