1、RFID及相关应用介绍及相关应用介绍航天信息航天信息(内部内部)2011-03-09RFID系统的组成系统的组成RFID系统的组成读写器 最基本的最基本的RFIDRFID系统由读写器、天线、电子标签三部分构成。系统由读写器、天线、电子标签三部分构成。1 1 阅读器（阅读器（ReaderReader）：读取（或写入）标签信息的设备，可设计为手持式）：读取（或写入）标签信息的设备，可设计为手持式或固定式，如图表或固定式，如图表 1 1 图表图表 1 RFID1 RFID阅读器阅读器RFID系统的组成标签 2 2标签标签(Tag)(Tag)：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯：由耦合元件及芯片组成
2、，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都有一个全球唯一的IDID号码号码UIDUID，UIDUID是在制作芯片是在制作芯片时放在时放在ROMROM中的，无法修改。用户数据区中的，无法修改。用户数据区(DATA)(DATA)是供用户是供用户存放数据的，可以进行读写、覆盖、增加的操作。存放数据的，可以进行读写、覆盖、增加的操作。阅读阅读器对标签的操作有三类：器对标签的操作有三类：识别识别(Identify):(Identify):读取读取UIDUID；读取读取(Read):(Read):读取用户数据；读取用
3、户数据；写入写入(Write):(Write):写入用户数据写入用户数据 标签样式标签样式如图如图所示所示：3 3 天线（天线（AntennaAntenna）：在标签和阅读器间传递射频信号。）：在标签和阅读器间传递射频信号。图表图表 2 2 天线天线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）；按外形分类按外形分类，可分为线状
4、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 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1/4波长波长对称振子对称振子1/4波长波长1/2波长波长2、增益、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
5、度。3、前后比、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后向功率后向功率前向功率前向功率4、天线极化、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
6、化EE5、天线的输入阻抗、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、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，我们常用的驻波比是我们天线选型非常重要的一个参
7、数，我们常用的天线驻波比一般在天线驻波比一般在1.3左右。左右。RFID系统的组成天线常见术语RFID频段的划分频段的划分RFID频段的划分频段的划分 低频低频(30kHz300kHz)：常用的是125KHz、134.2KHz的产品 高频高频(3MHz30MHz)常用的是13.56MHz的产品 超高频超高频(300MHz3GHz)常用的是433Mhz、860MHz960MHz 微波（微波（2.45GHz 5.8GHz）常用的是2.45GHz和5.8GHz等 低频低频(30kHz300kHz)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
8、。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频段的划分频段的划分低频低频高频高频(3MHz30MHz)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TYPE A和TYPE B，TYPE A和TYPE B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。TYPE A：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TYPE B：卡，熟称卡，须配合系统工作
9、。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频段的划分频段的划分高频高频协议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频段的划分频段的划分高频高频超高频超高频(300MHz3GHz)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ISO
10、18000-6B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频段的划分频段的划分超高频超高频ISO18000-6B和ISO18000-6C的区别：容量：2Kbit和96bit（512bit）分区结构：tid+user memory；：tid+EPC+user memory+password防碰撞：6B：40；6C：200（1500）通讯速率：6B：40K/S；6C：640K/S外界环境对外界环境对900MHz频段的的影响及解决办法频段的的影响及解决办法水、金属、玻璃。RFID频段的
11、划分频段的划分超高频超高频微波（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和和2.4G的区别的区别 方向性 抗干扰能力5.8G国标，有源RFID频段的划分频段的划分微波微波各频段标签性能比较性 能低频(125 kHz,134.2kHz)高频(13.5 MHz)超高频(433 MHz)超高频(915MHz)微波(2.45 GHz)微波(5.8 GHz)阅 读 距 离适中适中很好好很好很好适 应 速 度低低高高高高读写电子标签否是是是是是阅读器方向性是否否是是是穿过玻布等阅读能力是是是是是是耐脏环
12、境能力好好好好好好耐磨损性能好好好好好好抗干扰能力低中高低高高多个标签阅读否是是是是是有源否否是否是是阅读器成本低低适中高适中高电子标签成本低适中高适中高高RFID应用归类应用归类总结RFID无处不在无处不在可以应用到生活中的各点RFID不是万能不是万能想象比实际完美误区：误区：读取距离越远越好，识别成功率。正确认识：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目前国内外产品厂家读写器读写器低、高频低、高频读写器读写器：国产，厂家很多，价位很低标签：标签：芯片国内外都有生产（、等），国内封装
13、（中山达华）。有源产品有源产品：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目前国内外产品厂家标签芯片标签芯片UHF芯片：芯片：芯片厂家：Alien、imp
14、inj、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+32bit kill；H3：64bit TID+96bitEPC+512user+32bit访问+32bit kill。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
15、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、M4QT M4D：128位EPC+32位USER+32bit访问+32bit kill M4E：496位EPC+128位USER+32bit访问+32bit kill M4QT：128位EPC+512位USER+32bit访问+32bit kill注：只有M4QT具有私有指令目前国内外产品厂家目前国内外产品厂家标签芯片标签芯片NXP芯片：HSL、G2、G2XL、G2XM HSL：ISO18000-6B协议，容量为2KbitG2：64位TID+96位EPC+240位USER+32bit访问+3
16、2bit killG2XL：64位TID+96位EPC（可扩到240）+无USER+32bit访问+32bit killG2XM：64位TID+96位EPC（可扩到240）+512位USER+32bit访问+32bit kill 目前国内外产品厂家目前国内外产品厂家标签芯片标签芯片UHF标签标签inlay市场常见的有Alien、impinj、UPM、AVERY等Alien：芯片、天线、inlay都能生产，目前我公司应用最多，常见的有9654（车辆管理），9640（标准卡）等Impinj：芯片、天线、inlay都能生产UPM：无自己的芯片，主要采用impinj芯 片封装inlay，价格较低。AVERY：无自己芯片，只作封装目前国内外产品厂家目前国内外产品厂家标签芯片标签芯片谢谢！
