RFID系统组成原理PPT课件

1、RFID系统系统组组成成原原理理1.1 阅读器阅读器作为RFID系统重要的硬件组成部分本节将从以下五个方面对阅读器进行介绍阅 读 器 功 能阅 读 器 分 类阅 读 器 组 成信 号 处 理 与 控 制射 频 模 块供 阅读器为射频标签工作提供能 能量通 信阅读器和射频标签之间的通信 阅读器和应用层（中间件）之间的通信安全 阅读器的通信安全性保证功保 能，如使用加密、解密技术证1.1.1 阅读器功能阅读器作为连接应用层（中间件）和射频标签的桥梁，占据着十分重要的位置。自 多 中连组 天 间接 网 线 件外 能 管 接设 力 理 口1.1.2 阅读器分类按工作频率RFID系统的工作原理与其所使用

2、的射频信号频率有关。 工作频率越高，识别距离越远，数据传输速率越高，信 号衰减越厉害，对障碍物越敏感。低频和高频阅读器， 工作频率一般小于 1m，典型工作频率125kHz、135kHz、6.78MHz、13.56MHz和27.125MHz超高频和特高频阅 读器，工作频率一 般大于1m，典型工 作频率有433MHz、860MHz960MHz、2.45GHz和5.8GHz1.1.2 阅读器分类按 结 构 外 观固定式便携式工业读写器有 集 搭体 电 移行 他 可线 成 建积 池 动业 传 集供 度 快较 供 方相 感 成电 高 速小 电 便关 器 其1.1.3 阅读器组成又称基带控制模块包含：微处

3、理器以执行计算 任务数字信号处理芯片以完成数字信号的编码、 解码又称高频接口模块 包含分隔的信道： 发射器信号通道 接收器信号通道1.1.4 信号处理与控制模块与上位机进行通信，并执行从上位机发来的命令控制与射频标签的通信过程 信号的编码和解码执行防碰撞算法对阅读器和射频标签之间传送 的数据进行加密和解密进行阅读器和标签之间的身份验证1.1.5 射频模块电感耦合型射频模块低频、高频RFID系统通过阅读 器和射频标签之间的电感耦合 工作。该工作方式的射频标签 一般是无源的，通过电感耦合 给标签提供能量。阅读器向射频标签发送数据时， 可以采用多种数字调制技术对 数据进行调制。射频标签向阅读器发送数

4、据时， 通常采用负载调制技术，将射 频标签天线线圈中的电压变化 传到阅读器天线。1.1.6 射频模块电磁反向散射耦合型射频模块远距离超高频RFID系统利用阅 读器与射频标签之间的电磁反 向散射耦合原理工作的，类似于雷达的工作原理。该系统中，为了给射频标签提 供工作能量，阅读器必须不断 地发送射频信号。阅读器发送信号和标签返回信号频率相同、强度不同。为了区分，超高频的射频模块 可分为：源模块、发送模块和 接收模块。1.1.6 射频模块电磁反向散射耦合型射频模块源模块的作用是为发送通道和 接受通道提供本地振荡器（Local Oscillator）。放大之后的载波信号经过功分 器分成两路，一路送往发

5、送模 块，一路送往接收模块。1.1.6 射频模块电磁反向散射耦合型射频模块发送模块由混频器、线性放大器、 前置放大器、功率放大器和阻抗 变换网络组成。信号放大线性放大器混频器载波、基带信号 混合调制功率放大器阻抗变换网阻抗匹配低通滤波器和谐波抑制器环形器1.1.6 射频模块电磁反向散射耦合型射频模块接收模块由线性放大器、两个功分器和两个混频器组成。射频标签返回 微弱信号天线环形器（三端口微波器件）带通滤波器功分器I路基带信号输出混频器混频器Q路基带信号输出1.1.6 射频模块电磁反向散射耦合型射频模块射频模块主要功能产生高频发送能量，激活射频标签并为其提供能量（无源射频标签）对发送信号进行调制

6、，用于将数据传输给射频标签。接收并解调来自射频标签的射频信号。1.2 射频标签射频标签作为RFID系统重要的硬件组成部分本节将从以下七个方面对阅读器进行介绍标 签 功 能标 签 分类标 签 组成标 签 天线标 签 芯片标 签 唤醒电路标 签 制造1.2.1 标签功能存 储 数 据能 量 获 取非 接 触 式 读 写安 全 加 密碰 撞 退 让.射频标签的最主要功能就是能够存储一定量的数据，并以非接触的方式将存储的数据发送给阅读器。1.2.2 标签分类按封装形式方便携带同时 不影响美观。动植物管理可以直接贴在 物体上，用于 工业生产、物 流管理等领域便于携带、天线保护好、防水防潮卡片型标签型 标

7、签标签植入型配件型 标签标签1.2.2 标签分类按能量来源半无源标签电路板上集成电池，但作为辅助备用无源标 签有源标签主动标签，依靠自身电池。依靠反射阅读器 发射的载波信号 来获取能量1.2.2 标签分类按工作频率30kHz300kHz一般为无源电感耦合穿透力强低频标签300kHz30MHz一般为无源电感耦合传输快、存储大高频标签超高频标签0.3GHz3GHz无源或有源电磁反向散射耦合距离远、速率高、移动场景、多标签读写性能好微波标签3Ghz以上距离远短时间读取大量数据1.2.2 标签分类按读写能力只读标签 只能读取内涵唯一序列号 价格低 结构简单读写标签 可读可写 结构复杂 成本高 无需数据

8、库关联1.2.3 标签组成天线芯片决定了标签的尺寸接收阅读器发射的射频信号将芯片数据发送给阅读器。对于无源标签，天线还用来供能对天线收到的信号进行解调、解码等，并对标签需要发送的信号进行编码和调制，以及执行防碰撞算法和存储数据等1.2.4 标签天线天线是一种专门设计用来耦合、辐射电磁能量的 导体结构。线圈型天线微带贴片型天线偶极子天线1.2.4 标签天线线圈型天线工艺简单、成本低，在低频、高频近距离RFID系统中被广泛使用。利用电感耦合工作，类似变压器原理，阅读器天线相当于变压器初级线圈，标签天线作为次级线圈，在变化的磁场内产生电压。通过并联的电容进行充电，为标签芯片提供能量。1.2.4 标签

9、天线微带贴片天线这种天线是在带有导体接地板的介质基础上贴加导体薄片而形成的天线。质量轻、体积小、成本低、易于大量生产。适用于通信方向不变的场景。1.2.4 标签天线偶极子天线由两端长度、粗细程度相同的直导线排成一条直线构成的天线。适用于超高频标签。典型的有：半波偶极子天线、 双线折叠偶极子天线、三线折 叠偶极子天线和双偶极子天线。偶极子天线属于全向天线。1.2.5 标签芯片可分为：模拟前端、控制部件和存储部件。模拟前端：整流天线输入信号提供稳定电压、将天线输入检波得到数字信号、调制控制部件发送信号给天线发送、为控制模块提供时钟。控制部件：数据解码、数据校验、数据编码、加密解密、防碰撞、读写控 制。存储部件：标签数据载体