RFID

RFID概述--RFID知识进阶

2020-04-07 17:10:07 明申科技 19

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RFID标签能否取代条码技术

使用高频标签会对人体有辐射危害吗

RFID面临的问题


RFID知识进阶

1.工作方式

射频识别系统的基本工作方式分为全双工(Full Duplex)和半双工(Half Duplex)系统以及时序(SEQ)系统。全双工表示射频标签与读写器之间可在同一时刻互相传送信息。半双工表示射频标签与读写器之间可以双向传送信息,但在同一时刻只能向一个方向传送信息。

在全双工和半双工系统中,射频标签的响应是在读写器发出的电磁场或电磁波的情况下发送出去的。因为与阅读器本身的信号相比,射频标签的信号在接收天线上是很弱的,所以必须使用合适的传输方法,以便把射频标签的信号与阅读器的信号区别开来。在实践中,人们对从射频标签到阅读器的数据传输一般采用负载反射调制技术将射频标签数据加载到反射回波上(尤其是针对无源射频标签系统)。

时序方法则与之相反,阅读器的辐射出的电磁场短时间周期性地断开。这些间隔被射频标签识别出来,并被用于从射频标签到阅读器的数据传输。其实,这是一种典型的雷达工作方式。时序方法的缺点是:在阅读器发送间歇时,射频标签的能量供应中断,这就必须通过装入足够大的辅助电容器或辅助电池进行补偿。

 

2. 数据量

射频识别射频标签的数据量通常在几个字节到几千个字节之间。但是,有一个例外,这就是1比特射频标签。它有1比特的数据量就足够了,使阅读器能够作出以下两种状态的判断:"在电磁场中有射频标签"或"在电磁场中无射频标签"。这种要求对于实现简单的监控或信号发送功能是完全足够的。因为1比特的射频标签不需要电子芯片,所以射频标签的成本可以做得很低。由于这个原因,大量的1比特射频标签在百货商场和商店中用于商品防盗系统(EAS)。当带着没有付款的商品离开百货商场时,安装在出口的读写器就能识别出"在电磁场中有射频标签"的状况,并引起相应的反应。对按规定已付款的商品来说,1比特射频标签在付款处被除掉或者去活化。

 

3. 可编程

能否给射频标签写入数据是区分射频识别系统的另外一个因素。对简单的射频识别系统来说,射频标签的数据大多是简单的(序列)号码,可在加工芯片时集成进去,以后不能再变。与此相反,可写入的射频标签通过读写器或专用的编程设备写入数据。

射频标签的数据写入一般分为无线写入与有线写入两种形式。目前铁路应用的机车、货车射频标签均采用有线写入的工作方式。

4. 数据载体

为了存贮数据,主要使用三种方法:EEPROM、FRAM、SRAM。对一般的射频识别系统来说,使用电可擦可编程只读存贮器(EEPROM)是主要方法。然而,使用这种方法的缺点是:写入过程中的功率消耗很大,使用寿命一般为写入100,000次。最近,也有个别厂家使用所谓的铁电随机存取存贮器(FRAM)。与电可擦可编程只读存贮器相比,铁电随机存取存贮器的写入功率消耗减少100倍,写入时间甚至减少1000倍。然而,铁电随机存取存贮器由于生产中的问题至今未获得广泛应用。FRAM属于非易失类存贮器。

对微波系统来说,还使用静态随机存取存贮器(SRAM),存贮器能很快写入数据。为了永久保存数据,需要用辅助电池作不中断的供电。

 

5. 状态模式

对可编程射频标签来说,必须由数据载体的"内部逻辑"控制对标签存贮器的写/读操作以及对写/读授权的请求。在最简单的情况下,可由一台状态机来完成。使用状态机,可以完成很复杂的过程。然而,状态机的缺点是:对修改编程的功能缺乏灵活性,这意味着要设计新的芯片,由于这些变化需要修改硅芯片上的电路,设计更改实现所要的花费很大。

微处理器的使用明显地改善了这种情况。在芯片生产时,将用于管理应用数据的操作系统,通过掩膜方式集成到微处理器中,这种修改花费不多。此外,软件还能调整以适合各种专门应用。

此外,还有利用各种物理效应存贮数据的射频标签,其中包括只读的表面波(SAW)射频标签和通常能去活化(写入"0")以及极少的可以重新活化(写入"1")的1比特射频标签。

 

6. 能量供应

射频识别系统的一个重要的特征是射频标签的供电。无源的射频标签自已没有电源。因此,无源的射频标签工作用的所有能量必须从阅读器发出的电磁场中取得。与此相反,有源的射频标签包含一个电池,为微型芯片的工作提供全部或部分("辅助电池")能量。

 

7. 频率范围

射频识别系统的另一个重要特征是系统的工作频率和阅读距离。可以说工作频率与阅读距离是密切相关的,这是由电磁波的传播特性所决定的。通常把射频识别系统的工作频率定义为阅读器读射频标签时发送射频信号所使用的频率。在大多数情况下,把它叫做阅读器发送频率(负载调制、反向散射)。不管在何种情况下,射频标签的"发射功率"要比阅读器发射功率低很多。

射频识别系统阅读器发送的频率基本上划归三个范围:

(1)低频(30kHz ~ 300kHz);

(2)中高频(3MHz ~ 30MHz);

(3)超高频(300MHz ~ 3GHz)或微波(>3GHz)。

根据作用距离,射频识别系统的附加分类是:

密耦合(0 ~ 1cm)、

遥耦合(0 ~ 1m)和

远距离系统(>1m)。

8. 射频标签→读写器数据传输

射频标签回送到阅读器的数据传输方式多种多样,可归结为三类:

(1)利用负载调制的反射或反向散射方式(反射波的频率与阅读器的发送频率一致);

(2)利用阅读器发送频率的次谐波传送标签信息(标签反射波与阅读器的发送频率不同,为其高次谐波(n倍)或分谐波(1/n倍));

(3)其他形式。

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