RFID原理及技术知识点总结(改

1、第一章导论1. 射频识别系统的英文全称？P1Radio Freque ncy Ide ntificati on2. 常见的自动识别系统有哪些？ P2-5条形码系统、光学符号识别、生物识别、IC卡、RFID3. 和其它自动识别系统相比，射频识别系统有哪些优点？见课件数据量大、受环境影响小、成本低、安全性好、阅读速度快、非 接触4. 射频识别系统由哪些部分组成？P6应答器、阅读器5. 阅读器和应答器之间有哪三个通道？P6图1.6 数据、时序、能量6. 射频识别系统的数据载体是什么？P7应答器第二章射频识别系统的区别特征1.射频识别系统的基本区别特征有哪些？P8图2.1工作方式数据量是否可编程数据载

2、体运行能量供应频率范围数据传输方式应答频率2.按工作方式区分射频识别系统可分为哪两类（包括英文缩写）？ P9全双工（FDX和半双工（HDX，时序（SEQ系统3. 全双工系统和时序系统的含义？P9 在全双工和半双工系统中，应答器的应答响应是在阅读器接通高 频电/磁场的情况下送出去的；时序方法与之相反，阅读器的电/磁场短时间周期地断开。这些 间隔被应答器识别出来，并用于从应答器到阅读器的数据传输。4. 射频识别系统的工作频率指的是？P10通常把阅读器的发送频率称为射频识别系统的工作频率，不考虑应答器的发送频率。5. 按发送频率可将射频识别系统分为哪几类？P10 低频（30kHz300kHz）、高频

3、或射频（3MHz30MHz和超高频（300MHz3GHz 或微波（3GHZ。6. 射频识别系统最主要的区别特征包括哪些？P17阅读器的工作频率、物理耦合方法和系统的作用距离7. 按耦合方式可将射频识别系统分为哪几类？P18紧耦合（oicm、遥控耦合（oim、远距离（im系统8. 射频识别系统的选择准则主要有哪些？P20-22工作频率：100kHz30MHz基本是电感耦合系统，2.45和5.8GHz的系统是电磁场耦合的微波系统；频率低的高频系统具有良好的物体穿透能力；系统的敏感性作用距离可靠性要求存储器容量：决定着数据载体芯片的尺寸和价格，根据系统对信息量和价格的要求选择第三章基本作用原理1.

4、1位应答器的常见实现方式有哪些？P23图3.1射频、微波、分频器、电磁法、声磁法2. 射频法是采用什么电路工作的？P24采用L-C振荡电路工作，是将其调谐到某个固定的振荡频率fR上3.射频法的工作原理（包括原理图）？ P24交变磁场接收器（可选）*阅读器由发射器和接收器构成，的交变磁场；二者之间存在一个射频范围内*电子标签相当于一个 LC振荡电路，当在交变磁场范围内且 时发生谐振;*谐振的标签会反作用于阅读器，最终导致场强减弱;*后续电路检测到该变化后报警。4.微波法的工作原理（包括原理图）？ P27 利用非线性元件产生的谐波实现偶极子电容二极管2fA 1接收器发送器4.90GHz1位应答器*

5、阅读器由发射器和接收器组成， 发射器发射微波范围内的频率（2.45GHz）；*电子标签是非线性元件，可产生入射信号的各次谐波;*谐波被接收器检测到后触发报警；*为防止外来信号造成误报警，实际系统对基波进行调制（如ASK 或FSK最终报警的是解调后的1kHz信号）。5. 声磁法是利用金属条的什么效应工作的？P31利用坡莫金属条的“磁致伸缩效应”。*标签有一条能够自由振动的坡莫金属条，当其被磁化后能够在发射器的交变磁场中发生“磁致伸缩效应”；*该效应表现为金属条的一种振动且这种效应是可逆；*当发射器关闭交变磁场后，金属条音叉还会继续振动一段时间，接收器在此时检测标签的有无。6. 全双工系统中的电感

6、耦合系统的供电原理（包括原理图）？P32-33磁场9 C下Ri阅读器心片?供电原理*阅读器产生一个高频的强电磁场 （而不是电磁波），该场穿过阅 读器天线线圈及其周围空间；*发射磁场的一小部分穿过应答器的天线线圈，并在其上感应出电压； *整流电路将其整流后作为数据载体的电源。7. 全双工 系统中的电感耦合系统的数据传输方法有哪些？P34-36负载调制、使用副载波的负载调制、分谐波法8. 什么是负载调制（包括原理图）？ P34-35磁场解调y_阅读器*应答器在阅读器交变磁场中获得能量的同时也反作用于阅读器（等效为阅读器天线中加入一个变换阻抗ZT）；*应答器利用其“负载电阻”（如用场效应管来实现）的

7、通/断来 改变阅读器天线的电压；*若用微芯片中存储的数据来控制负载电阻的通/断，则数据便能传输到阅读器（即调幅）；*阅读器后续电路对天线上的电压进行整流（即解调），最终回收数据。9.什么是使用副载波的负载调制（包括原理图）？ P35-36信号fT=13.56MHz阅读器载波信号OdB _13.348MHz-80dB 十13.772MHz用副载波的负载调制积频率fH=212kHz*负载电阻以较高的频率fH（副载波频率）通/断时，阅读器发射 频率两侧距离为的地方会产生两条谱线且容易检测到;*控制负载电阻通/断的频率称为副载波，将微芯片内的数据对副载波进行调制（ASK/FSK），实现数据的加载工作;

8、*阅读器中用带通滤波器提取一个边带并放大、解调便可恢复数据。10.时序法中的电感耦合系统一般工作在哪个频段?P42用电感耦合的时序系统只适合在135kHz以下的频率范围内工作11. 时序法中的电感耦合系统的供电原理？P42*供电原理和全双工的电感耦合系统类似;*应答器中有一个充电电容，-U 读器断阅读器发射能量时该电容充电，maxmin开后存储的能量用于应答器生成对阅读器的响应信号;*充电电容容量的估算公式为12.时序系统的优点有哪些？P43 *工作电压可增大一倍*理论上芯片所能使用的能量可以任意大13. 时序系统的一个读周期由哪两个阶段构成？P44充电阶段和读出阶段14. 表面波应答器一般工

9、作在哪个频段？P44微波频率（2.45GHz）；15. 表面波应答器的基本结构？ P45偶极子天线/I厂 数字转换器_反射器伽 IIIIIII、压电晶体基片在一长条状的压电基片端部有指形的电极结构：内部数字转换器。在压电基片的导电板上附有符合工作频率的偶极子天线。用内部数字转换器作电信号与声表面波之间的转换。16.表面波应答器的工作原理？ P45*阅读器的高频扫描脉冲从天线传入数字转换器，并发生压电效应生成表面波（电压）；*表面波纵向通过基片（3000-4000m/s），一部分被反射带反射，剩余部分达到基片终端后被吸收；*反射的表面波在数字转换器中生成高频脉冲序列（压电）并被发射，最终被阅读器

10、天线接收完成数据传输；*高频脉冲数量由反射带的数量决定， 脉冲间隔与反射带空间间 隔对应第四章射频识别系统的物理基础1. 表征磁场大小的物理量是什么？P48磁场强度2. 短圆柱形线圈附近沿线圈轴方向磁场的变化规律是什么？P49-50*从中心点到一定距离的磁场强度几乎不变，之后则急剧下降；*直径较小的线圈其中心处场强较大，而直径较大的线圈在距离 较远处场强较大。3. 发射天线的最佳半径是多少？P51最大期望阅读器的 2倍值4. 磁通量密度B和磁场强度H的关系、P52B=a 0 口 rH= 口 Ha 0是真空磁导率(a 0=4n 10-7H/m ),卩r被称作相对磁导 率5. 描述两个电路通过磁场

11、耦合的物理量是什么？P53互感6. 耦合因数是如何定义的？P54引入耦合因数k来对导体回路的耦合情况作定性描述。关系式. ML1L2(0 _k _1)7.磁耦合电路的等效电路？ P57（为了改进电压传输的效率， 应答器线圈L2和并联电容器C2构 成并联振荡回路。方框内表示应答器的数据载体）8.分流电阻的作用（包括原理图）？ P61为了不依赖于耦合因数 k或其他参数来调节电压 u2,并将其保持稳定，实际上一般要在负载电阻RL上并联一个同电压有关的分流电阻RS,等效电路：9. 什么是动作磁场强度？P62动作磁场强度指阅读器使得应答器刚好能够工作所需的磁场强 度10. 动作磁场强度在什么时候取得最小

12、值？P63在阅读器发送频率与应答器的谐振频率一致的情况下11. 应答器的能量作用距离受哪些因素影响？P64*阅读器是否能在该距离上检测到由应答器发送回来的数据信*数据载体的电流消耗（电流消耗越大则能量作用范围越小，P65图 4.22）。12. 阅读器的作用范围受哪些因素影响？P66阅读器天线周围的磁场分布情况，阅读器对应答器的作用效果还乙丁 =1R 和阅读器作用范围内应答器的放置方法密切相关13. 复变阻抗的等效电路？ P69?当应答器进入到阅读器作用范围时便会在自身的天线中感应生成一个电流，该电流又通过互感机制对阅读器天线电流产生 反作用，即“应答器的复数变换阻抗”；?复数变换阻抗的表达式：

13、1 Uo 二 j L1 hi1 R1 h - j M biijgZTr1C1Ri实际线圈Z'tUZtUl 二 i j L1o z<2 z2 uTA14.复变阻抗受哪些因素影响？各自的规律是什么？P71-761阅读器发送频率：复变阻抗矢量在发送频率 增加时，在复平面上顺时针描绘出一个圆。2耦合因数k:随k变化的规律是一条直线3应答器电容C2: C2的变化使得应答器谐振频率和阅读器发送 频率不一致，和单独改变发射频率对的影响是一样的RmodZTZT Z；（Rl） ZT（RLRmod）4负载电阻 ：当时，与几乎成正比，否则Urx随的变换关系变为曲线5应答器电感：当取某个特定值时和会同时

14、达到最大值15. 从复变阻抗的角度解释电容/电阻负载调制的原理（包括原理图）？ P76-79电阻负载调制1HUT2CR*在应答器的数据载体中，使电阻按照数据流的时钟或已调副载波的节拍接通或断开；I*的加入使得Q和Zt均减小，的值在和间转换，最终导致阅读器天线线圈上的接收器总电压发生变化（即被调幅）I电容负载调制''R L fTX=f 0 Z T R LZ T R LzT L 2的存在使得应答器谐振频率在两个值间转换，而失调时会影响 的大小和相位，被调幅-调相16.什么是铁磁性材料？ P84具有相对磁导率1的材料被称为铁磁性材料，这类材料有铁、钻、镍、各种合金和铁氧体。17.高频

15、技术中主要使用的铁磁性材料是什么？P84铁氧体是高频技术中使用的主要磁性材料， 具有较高的电阻且涡流损失小IZtUrx18什么是近场和远场？磁场强度的变化规律分别是什么？ P89 *从天线到形成电磁场的范围称为天线的“近场”， 而完全形成 电磁波的范围称为“远场” *形成电磁波后，便不能再通过电感或电容的耦合反作用于天倍频程），d而在20 dB /10倍频程）1线，近场磁场强度按规律衰减（即60 dB /10d远场时按的规律衰减（即19.什么是场波阻抗？P90 由此可得电场E可表示为：在真空和空气中电场与与磁场间有固定H的关系：Z F = 120= 377其中的E = JS Zf称为场波阻抗（

16、Peipr Zf20. 电磁波极化的类型？ P91电磁波的极化是由其电场来决定的，通常分为线极化（以大地表面为参考面）和圆极化21. 表示目标反射电磁波能力的物理量是什么？P92雷达反射横截面（T22. 什么是天线？什么是天线增益？P93天线是一种其结构最适合于“某个频率范围”的电磁波辐射或X A = 0接收的部件。天线增益描述了与一种均质辐射器相比在相同的发射功率条件下其辐射功率密度的强弱。23. 天线的等效模型？ P95天线的一个重要特征是其复输入阻抗：ZA=Rr+Rv+jXARv损耗电阻用于描述整个天线的功率总损耗（转换成了热量）Rr 辐射电阻表示其转换的功耗被天线以电磁波的形式向空 间

17、辐射XA在天线的谐振频率时Zt应答器天线最佳对准和正确极化时天线吸取的最大接收功率与入射波的辐射功率密度成正比，二者的比值具有面积的量纲，称之为有效面积：*天线的有效面积和天线增益是成正比的，而大多数形式的天线构造的增益是已知的，故利用下式计算更为简单：25什么是天线的有效长度？P97电磁场在天线上感应的电压正比于入射波的电场强度，二者的比例具有“长度”的量纲，称之为天线的有效长度（有效高度）26. 常见的天线有哪些种类？P98-102偶极天线、Yagi-Uda天线、片状或微带天线、缝隙天线27. 什么是应答器的动作灵敏度？P112应答器的动作灵敏度和应答器供电方式无关， 它是指激活应答器 或

18、有足够能量使应答器电路正常工作所需的最小电场强度，称之为动作电场强度.U。= 10 E = 10 Js Zf第六章编码与调制1. 射频识别系统常使用的编码方案有哪些？P145图6.2表6.1NRZ编码、曼彻斯特编码、单极归零制编码、差动双相（ DBP 编码、米勒编码、改进型米勒编码、差动编码、脉冲一间歇编码E min2. 射频识别系统采用的调制方法有哪些？ （波形图）P147 振幅键控（ASK、频移键控（FSK、相移键控（PSK3. 射频识别系统中使用副载波调制的频率有哪些？P150 对于RFID系统而言，副载波主要用在 6.78/13.56/27.125MHZ 的电感耦合系统中且是从标签到读

19、写器的方向上，其中的副载波通常是对工作频率分频产生的（如847kHz的副载波是13.56MHZ/16分频）4.使用副载波的ASK调制波波形？ P151图6.12第七章数据的完整性1.常用的校验和有哪几种？P152奇偶校验、纵向冗余校验（LRC法、循环冗余码校验（CRC法2什么是奇偶校验？ P152奇偶校验是一种很简单的且使用广泛的校验和法。这种方法是把 一个奇偶校验位组合到每一字节中， 并被传输，即每字节发送九位。在数据传输前必须确定：是用偶数校验，还是用奇数校验， 以保证发送器和接收器两者都用同样的方法进行校验。3阅读器和应答器间的通信方式有哪几种？P1561从阅读器到应答器的数据传输，也称

20、作“无线电广播”2在阅读器的作用范围有多个应答器的数据同时传输给阅读器，称为多路存取4.多路存取可分为哪些类型？P156空分多路法（SDMA、频分多路法（FDMA、时分多路法（TDMA、 码分多路法（CDMA。由于标签功耗低、存储能力和计算能力有 限，故只有TDMA较为适合RFID系统5什么是防冲突算法？ P157在射频识别系统中，能使多路存取无故障地进行的技术方法被称为防冲突法。6.纯ALOHA时隙ALOHA动态ALOHAS法的原理？见讲义纯 ALOHAS法：?在读写器范围内存在多个标签，标签向读写器发信号?如果读写器同时检测出多个信号则会向标签发送命令使其停止向读写器传输信号，此时标签在一

21、个随机时间段内进入待命状态?随机时间到达后标签重新向读写器发信号，由于等待时间的随机性从而降低了碰撞的可能性?当读写器成功识别一个标签后会对其下达命令使该标签进入休眠状态，进而继续检测其余标签直到识别所有工作区标签后算法结束纯ALOH算法最大的缺点是冲突概率大（如果数据帧长为F则冲 突周期为2F）。时隙ALOHAf法?将时间轴分成时隙，每个时隙的长度等于 /稍大于帧长；?每个标签只能在时隙的开始处发送数据，从而避免了部分碰撞，减少碰撞的效果体现在提高了信道利用率S（此时的碰撞周期为F）:11标签1 1 1 L 1f111T1标签2| ni i1公共信道L L 11TT -帧时隙ALOHA?法?

22、将时间轴分为时隙且标签只能在时隙的开始处发送数据；?读写器以一个周期（称为帧）向标签发送命令，标签收到该命令后随机地选一个时隙发送自己的数据；?如果某个时隙只被唯一的标签选中则发送成功，否则失败，循环该过程直到所有标签被识别：A阅读器请求碰撞|10111请求1001 ；碰撞;；标签11 1110011111110011 1 1 1标签210101111 l1010l11标签3111I1011|11帧长缺点是当标签数量远大于时隙时 （取决于帧长和时隙长度之比， 该值越大则说明时隙多，否则时隙少），标签读取时间长而标签 个数远小于时隙时会造成时间浪费。动态帧时隙ALOH/算法?原理和帧时隙ALOH

23、A算法相似，但帧的长度是可随环境变化的；?结束一帧后读写器会统计上一帧的结果：*标签发生碰撞的次数*标签被成功识别的次数*空闲时隙数从而估计电子标签数目并为下一帧长度的选择提供参考；?理论上，当标签数目和帧长接近时 （即一帧内时隙数和标签数 相等时）系统识别效率最高。7.二进制树型搜索算法和动态二进制树型搜索算法的原理？见讲义第八章数据的安全性常见的安全攻击类型（从低层到上层）*电子标签数据的获取攻击（受自身成本制约）*电子标签和读写器间的通信侵入a. 非法读写器截获数据（中途截获，和第一类有区别，前者是 直接从电子标签中获取数据）b. 第三方阻塞数据传输c. 伪造标签发送数据*侵犯读写器内部

24、数据*主机系统侵入RFID系统的安全技术可分为 2类：*物理方法（利用物理方法阻止标签与阅读器间的通信 ）?杀死标签：使标签丧失功能从而避免被跟踪，但会影响其售后服务?法拉第网罩：用传导材料做成的网罩来屏蔽无线电波?主动干扰：标签主动广播信号阻止/破坏非法阅读器操作， 但可能导致非法干扰?阻止标签：利用特殊算法使读写器读指令每次获取的数据都 相同*逻辑方法1.哈希锁2. 匿名ID方案3. 重加密方案第十章电子数据载体的结构磁卡：？将具有信息存储功能的特殊材料印在塑料基片上，以磁条为信息的载体；?磁条上有3条磁道：*第1条为只读磁道，可存储76个字母数字型字符*第2条为只读磁道，可存储37个数字

25、型字符*第3条为读写磁道，可存储104个数字型字符（如余额信息）IC卡：是超大规模集成电路技术、计算机技术及信息安全技术结合的产物，分为接触式和非接触式 2种； 电子标签：？非接触式IC卡就是一种典型的电子标签?电子标签内部芯片主要分为 2类：* 存储器标签中没有微处理器单元* 微处理器标签由中央处理器、EEPROMRAM及固化在只读存储器中的片内操作系统组成电子标签的类别：按工作方式分类?分为主动式、被动式和半被动式，其中的被动式一般 是无源系统按可读写性分类分为只读标签、一次写入的只读标签、读写标签按工作频率分类分为低频标签、高频标签、超高频标签和微波标签电子标签主要由天线和芯片 2部分组成1. 天线?低频和高频电子标签一般使用线圈型天线而微波电 子标签使用微带天线或偶极子天线；?微波电子标签天线的主要设计难点是天线与标签阻 抗匹配的问题2. 芯片? 一般由射频/模拟前端、CPU逻辑控制单元、存储器 等模块组成；问题及发展趋势：1. 问题?标签的性能问题（易受水或金属的影响）?特殊尺寸的电子标签（尺寸更小、性能更佳