RFID无线射频识别技术的工作原理是什么?

发布时间: 2015-11-05 08:55 浏览次数: 90 字号:

无线射频识别(RFID)是一种无线通信技术,可以通过无线电信号自动识别目标对象并读写数据。作为非接触式自动识别技术,识别过程无需人工干预,并能工作于有严重冲击、振动、电磁、温度和化学腐蚀等各种恶劣环境之中。另外,RFID技术具有对高速运动物体标识和对多个标签批量读取的优点,操作快捷方便。

RFID系统通常由标签、阅读器和天线三部分组成。

标签(tag):也称为应答器,由标签芯片和标签线圈组成,每个标签中存储有唯一的电子编码,附着在物体上从而实现单品级的目标对象编码。

阅读器(reader):是对标签信息进行读取或写入操作的设备,由射频模块和信号处理模块组成,通常有手持式或固定式设计。

天线(antenna):在标签和读取器间建立无线通信连接,实现射频信号空间传播的设备。

RFID运作示意图

RFID技术基本工作原理是:当标签进入阅读器磁场范围后,凭借感应电流获得的能量激活微芯片电路,芯片转换电磁波,然后发送出存储其中的产品信息(passIve tag,无源标签或被动标签),或者通过标签中已装电池提供能量主动发送存储于芯片中的产品信息(active tag,有源标签或主动标签);解读器将接收到的产品信息解码后,送至中央信息处理系统,进行数据处理从而实现管理控制。

有些系统还通过阅读器的RS232或RS485接口与外部计算机(上位机主系统)连接,进行数据交换。

系统的具体工作流程如下:阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号,形成一个电磁场区域,即为其工作范围;当电子标签进入发射天线的磁场区域后,受空间耦合作用影响将产生感应电流,电子标签微芯片电路获得能量被激活;电子标签激活后,将自身编码等数据信息调制到载波上然后通过卡内置发射天线发送出去;阅读器接收天线接收到电子标签发送来的载波信号,并传送到阅读器,数据处理电路对接收的含有数据信息的信号进行解调和解码,然后送到后台系统进行进一步处理;主系统通过逻辑运算确认该卡合法后,根据不同的先期设定做出相应的判断和控制,然后发送指令信号控制执行机构进行相应操作。

RFID系统原理图

不同的非接触传输方法在耦合方式、通信流程、频率范围,以及从射频卡到阅读器的数据传输方法等方面有根本的区别,但所有的射频识别系统在基本功能原理上及其设计构造上是相似的,所有阅读器均可视为由高频接口和控制单元两个主要模块组成。

高频接口功能是产生高频发射功率,以提供用以启动电子标签的能量;调制发射信号,并将相关数据发送给电子标签;接收电子标签发送的高频信号并完成解调。

控制单元的功能是:实现与应用系统软件的通信,接收并执行其发送的命令;信号的编解码;与电子标签通信过程的相关控制(主-从原则);对由于阅读器重叠工作区域产生的冲突和干扰等特殊情况执行反碰撞算法,对电子标签与阅读器间传送的相关数据信息通过特定手段进行加密、解密,以及进行电子标签和阅读器间的身份判别等。

读写距离是RFID系统中一个关键的参数。目前,远距离RFID系统的价格并不便宜,因此,对RFID系统远距离读写方法的研究非常重要。影响系统读写距离的因素有:阅读器的输出功率、电子标签的功耗、阅读器的接收灵敏度、天线工作频率、天线和谐振电路的Q值、阅读器和电子标签的耦合度、天线方向,以及电子标签转化获得的能量和发送产品信息消耗的能量等。大多数射频识别系统的写入距离较读取距离低,为40%~80%。

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