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RFID及相关应用介绍 航天信息 内部 2011 03 09 RFID系统的组成 RFID系统的组成 读写器 最基本的RFID系统由读写器 天线 电子标签三部分构成 1阅读器 Reader 读取 或写入 标签信息的设备 可设计为手持式或固定式 如图表1图表1RFID阅读器 RFID系统的组成 标签 2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 每个标签都有一个全球唯一的ID号码 UID UID是在制作芯片时放在ROM中的 无法修改 用户数据区 DATA 是供用户存放数据的 可以进行读写 覆盖 增加的操作 阅读器对标签的操作有三类 识别 Identify 读取UID 读取 Read 读取用户数据 写入 Write 写入用户数据标签样式如图所示 3天线 Antenna 在标签和阅读器间传递射频信号 图表2天线 RFID系统的组成 天线 天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备 没有天线也就没有无线电通信 按用途分类 可分为通信天线 电视天线 雷达天线等 按工作频段分类 可分为短波天线 超短波天线 微波天线等 按方向性分类 可分为全向天线 433M鞭状天线 定向天线等 900M天线 按外形分类 可分为线状天线 面状天线等 等等分类 RFID系统的组成 天线 1 对称振子对称振子是一种经典的 迄今为止使用最广泛的天线设计方法 两臂长度相等的振子叫做对称振子 如900M标签天线常用 另外 还有一种异型半波对称振子 可看成是将全波对称振子折合成一个窄长的矩形框 并把全波对称振子的两个端点相叠 这个窄长的矩形框称为折合振子 如 13 56M门型天线 RFID系统的组成 天线常见术语 2 增益增益是指 在输入功率相等的条件下 实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比 它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度 3 前后比方向图中 前后瓣最大值之比称为前后比 记为F B 前后比越大 天线的后向辐射 或接收 越小 一般对于我们的应用来说 前后比越大越好 RFID系统的组成 天线常见术语 4 天线极化天线向周围空间辐射电磁波 电磁波由电场和磁场构成 人们规定 电场的方向就是天线极化方向 一般使用的天线为单极化的 下图示出了两种基本的单极化的情况 垂直极化 是最常用的 水平极化 也是要被用到的 在使用极化天线的时候一定要注意极化方向 极化反了的话 标签读取效果会很差 另外 900M天线也经常用到原计划天线 RFID系统的组成 天线常见术语 垂直极化水平极化 5 天线的输入阻抗天线输入端信号电压与信号电流之比 称为天线的输入阻抗 RFID应用的天线阻抗一般都为50Ohm 6 电压驻波比在不匹配的情况下 馈线上同时存在入射波和反射波 在入射波和反射波相位相同的地方 电压振幅相加为最大电压振幅 max 形成波腹 而在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅 min 形成波节 其它各点的振幅值则介于波腹与波节之间 波腹电压与波节电压幅度之比称为驻波系数 也叫电压驻波比 记为VSWR 驻波比VSWR越接近于 匹配也就越好 驻波比是我们天线选型非常重要的一个参数 我们常用的天线驻波比一般在1 3左右 RFID系统的组成 天线常见术语 RFID频段的划分 RFID频段的划分 低频 30kHz 300kHz 常用的是125KHz 134 2KHz的产品高频 3MHz 30MHz 常用的是13 56MHz的产品超高频 300MHz 3GHz 常用的是433Mhz 860MHz 960MHz微波 2 45GHz 5 8GHz 常用的是2 45GHz和5 8GHz等 低频 30kHz 300kHz 低频标签也称为 卡 其天线采用铜丝绕线构成 其 号由厂家出厂时设定 其芯片内容只读 不可重新写入 故称其为 卡 因其采用铜线绕线方式 类似电机的绕线方式 制作的天线线圈 所以卡的厚度一般比较大 该频段产品常被用在畜牧业的牲畜管理 门禁管理等 其成本相对其他频段的 标签要便宜 一般白卡销售价格 元左右 RFID频段的划分 低频 高频 3MHz 30MHz 在该频段我们所用的是13 56MHz 而13 56MHz按协议又可分为 协议和 协议 ISO14443协议又分为TYPEA和TYPEB TYPEA和TYPEB型卡片主要的区别在于载波调制深度及二进制数的编码方式和防冲突机制 TYPEA 和 卡 熟称 卡 逻辑加密卡 卡 个分区 每分区两组密码 卡 个分区TYPEB 卡 熟称 卡 须配合 系统工作 国产 芯片容量一般为 因其加密性好 常被用来做小额支付卡 一卡通等应用 RFID频段的划分 高频 协议其加密性不如 协议好 因此一般不作为小额支付卡使用 但其有一定的防碰撞协议 经常配合大功率的读写器来做通道式门禁使用 最远识读距离为 米 常见的芯片为 的 容量一般为 Kbit RFID频段的划分 高频 超高频 300MHz 3GHz 在该频段我们经常使用的是常用的是433Mhz 900MHz 433Mhz符合ISO18000 7协议的433Mhz常被用来做有源产品 该产品由于读取距离远 米 通常用来做车辆管理 陕西省政府 区域定位 井下人员定位 等 900MHz包含ISO18000 6B和ISO18000 6C等 中国无委会对900MHz频段的规定为840 845MHz和920 925MHz该频段的标签常被用来做物流 仓储 车辆等管理 RFID频段的划分 超高频 ISO18000 6B和ISO18000 6C的区别 容量 2Kbit和96bit 512bit 分区结构 tid usermemory tid EPC usermemory password防碰撞 6B 40 6C 200 1500 通讯速率 6B 40K S 6C 640K S外界环境对900MHz频段的 的影响及解决办法水 金属 玻璃 RFID频段的划分 超高频 微波 2 45GHz 5 8GHz 常用的是2 45GHz和5 8GHz等2 45G常用来做有源产品 被广泛应用于车辆管理 定位等项目 433M和2 4G的区别方向性抗干扰能力5 8G国标 有源 RFID频段的划分 微波 各频段标签性能比较 RFID应用归类 总结 RFID无处不在可以应用到生活中的各点RFID不是万能想象比实际完美误区 读取距离越远越好 识别成功率 正确认识 RFID是短距离快速无线识别 能够提高效率就好 没有固定模式的产品用在固定的领域或行业 只有合理的解决方案才能解决问题 目前国内外产品厂家 读写器 低 高频读写器 国产 厂家很多 价位很低标签 芯片国内外都有生产 等 国内封装 中山达华 有源产品 秀派 烽火 华融汇等 秀派 仁微 木兰等注 各厂家通讯协议不统一 各家的读写器只能读自家的标签UHF读写器国外 impinj Alien CSL thinmagic intermec等国内 远望谷 先施 三宝 中兴 芯联 希硕等 注 目前国外进口读写器性能要优于国内产品 但价格偏高 国内读写器又分为完全自主研发和集成模块研发 就目前来看 集成模块研发的产品性能要明显优于自主研发产品 附 国内主流读写器介绍2009中国RFID行业年度最有影响力的读写器2 doc 目前国内外产品厂家 标签芯片 UHF芯片 芯片厂家 Alien impinj TI NXP等国外厂家 国内有坤锐 唯一一款2Kbit的 芯片 但性能很差 标签封装厂家 达华 东港印刷 目前只做lable 等异型特殊标签厂家 达华 韩硕 性能好 等 Alien芯片 分为H2和H3H2 96bitEPC 64bitTID区 32bit访问 32bitkill H3 64bitTID 96bitEPC 512user 32bit访问 32bitkill 用户存储可以按照64位分块管理 可以永久锁定并使用访问口令保护 支持私有指令 在不提供密码的情况不能读user区 注 GEN2标准都具有普通加密指令 可对EPC USER区进行加密 使其只能读而不能改写 私有指令可实现加密后的区域不可见 Impinj芯片 M3 M4等M3 TID EPC 密码区M4 M4D M4E M4QTM4D 128位EPC 32位USER 32bit访问 32bitkillM4E 496位EPC 128位USER 32bit访问 32bitkillM4QT 128位EPC 512位USER 32bit访问 32bitkill注 只有M4QT具有私有指令 目前国内外产品厂家 标签芯片 NXP芯片 HSL G2 G2XL G2XMHSL ISO18000 6B协议 容量为2KbitG2 64位TID 96位EPC 240位USER 32bit访问 32bitkillG2XL 64位TID 96位EPC 可扩到240 无USER 32bit访问 32bitkillG2XM 64位TID 96位EPC 可扩到240 512位USER 32bit访问 32bitkill 目前国内外