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射频识别系统的各种分类方法

2020-07-03 11:09:22 潘春伟 11

RFID技术的分类有多种方式,常见的有按工作频率分类、按耦合方式分类、按工作距离分类、按应答器工作电源分类、按应答器是否可读写分类、按应答器存取安全等级分类及按应答器与读写器谁先发言分类等几种。

一、 按工作频率分类

1.低频(Low Frequency,LF)

频率范围为30-300KHz,常用的工作频率为125KHz和134.2KHz。

2.高频(High Frequency,HF)

频率范围为3-30MHz,常用的工作频率为13.56MHz。

3.超高频(Ultra High Frequency,UHF)

频率范围为300MHz-3GHz,常用的工作频率为433MHz、860-960MHz和2.45GHz。由于超高频段位于微波频段范围(300MHz-300GHz)内,所以有时也简称微波RFID

由于三个频段的频率值、频率特性差别较大,故三个频段的应答器和读写器实现技术也各不相同。

二、 按耦合方式分类

1.电感耦合方式

基于变压器工作原理,读写器相当于变压器的原边,应答器相当于变压器的副边,适用于无源、短距离RFID系统。工作时读写器不仅与应答器互相交换数据,而且还向应答器提供其工作所需能量。应答器通过负载调制的方式向读写器发送数据。

2.反向散射耦合方式

基于雷达工作原理,读写器相当于雷达,应答器相当于被探测物。读写器向应答器发送电磁波传送数据,应答器通过反射电磁波的强弱向读写器回送数据信息。一般读写器与应答器之间距离较远,应答器需要自身携带电源,适用于有源或半有源、远距离RFID系统。

三、 按应答器与读写器之间的作用距离分类

1.密耦合

典型工作距离为1cm。

2.近耦合

典型工作距离为10cm。

3.疏耦合

典型工作距离为1m。

4.远距离

典型工作距离为10m。

上述密耦合、近耦合、疏耦合的应答器与读写器之间一般使用电感耦合,工作频率通常局限在30MHz以下的低频和高频段;远距离系统应答器与读写器之间一般使用反向散射的耦合方式,工作频率为超高频段。

四、 按应答器自身工作电源供应方式分类

1.有源应答器

又称主动应答器,应答器的工作电源完全由自身携带的电池供给,同时应答器电池的能量供应也部分地转换为应答器与读写器通讯所需的射频能量。   

2.半有源应答器

又称半主动应答器,应答器携带的电池仅对应答器内要求供电维持数据的电路或者应答器芯片工作所需电压提供辅助支持。应答器未进入工作状态前,一直处于休眠状态,相当于无源应答器,应答器内部电池能量消耗很少,因而电池可维持几年,甚至长达10年有效;当应答器进入读写器的作用区域时,受到读写器发出的射频信号激励,进入工作状态后,应答器与读写器之间信息交换的能量支持以读写器供应的射频能量为主,应答器内部电池的作用主要在于弥补应答器所处位置的射频场强不足,应答器内部电池的能量并不转换为射频能量。   

3.无源应答器

又称被动应答器,没有内装电池,在读写器的读出天线作用范围之外,应答器处于无源状态,在读写器的天线作用范围之内,应答器从读写器发出的射频能量中提取其工作所需的电源。

五、 按应答器是否可读写分类

1.只读电子标签

只读电子标签是指在电子标签的应用过程中,标签内的数据只能读出,不能写入的电子标签。根据电子标签在应用前数据写入的方式,只读电子标签又分为3种:

(1)出厂固化只读标签

这种电子标签的数据在出厂时已经编程写入并固化,出厂后无法更改。

(2)一次性编程只读标签

这种电子标签的数据可以在应用前一次性编程写入,之后数据不可改写。

(3)可重复编程只读标签

这种电子标签的数据可多次重复编程写入,但在应用过程中数据不可改写。

2.可读写电子标签

可读写标签除了可以读出标签内存储的数据,还允许在在适当的条件下对标签内的存储器进行写入和修改操作。可读写电子标签使用的可编程存储器有许多种,EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)是比较常见的一种,这种存储器在加电的情况下,可以实现对原有数据的擦除以及数据的重新写入。

六、 按应答器存取安全等级分类

数据存储是应答器必备的基本功能,根据数据存储的安全级别,通常把电子标签分为以下几类。

1.存储器电子标签

存储器电子标签没有存取限制,读写器可以在任意时刻无需任何验证读出或写入电子标签的内容。存储器电子标签是安全级别最低的电子标签,常用于考勤、小区门禁、临时一次性使用等场合。

2.逻辑加密电子标签

逻辑加密电子标签对标签内数据的存取设置了密码,只有密码验证正确读写器才能读写电子标签内的数据。逻辑加密电子标签的安全性比存储器电子标签高,但其密码写入后每次使用时往往固定不变,安全强度较低,常用于数据采集、小金额应用、城市或校园一卡通等场合。

3.CPU电子标签

CPU电子标签内嵌CPU芯片,CPU芯片上运行片内操作系统(Chip Operating System,COS),数据存取时需要进行读写器与标签之间的身份验证与密码验证,认证时的口令随时间或序列号随机变化,且标签内部使用文件系统,不同的文件使用不同的密码,同一文件的读操作与写操作也设置不同的密码,是目前安全级别最高的电子标签,常用于银行金融服务、机密数据认证等场合。

七、 按读写器与应答器谁先发言分类

读写器与电子标签之间的通信必须由其中的一方主动发起。根据发起通信的一方是读写器还是电子标签,通信方式可以分为RTF模式和TTF模式

1.RTF模式

RTF模式即“读写器先讲(Reader Talk First,RTF)”,通信的发起方是读写器。此种情况下,读写器每间隔一段时间就向其天线磁场中发送轮询命令,询问天线场中有没有电子标签。进入天线场的电子标签收到读写器的轮询命令后回送应答,读写器收到电子标签的应答后,开启后续的通信过程。

2.TTF模式

    TTF模式则是采用“标签先讲(Tag Talk First,TTF)”,即通信的发起方是电子标签。符合TTF协议的电子标签进入阅读器天线场后,主动发送自身信息,而无需等待阅读器发送命令。TTF 通信协议简单,多用在读写器与只读电子标签的通行中。


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