RFID电子标签（培训）●标签的基本概念标签也被称为电子标签或智能标签，它是内存并带有天线的芯片，芯片中存储有能够识别目标的信息。

RFID标签具有持久性，信息接收传播穿透性强，存储信息容量大、种类多等特点。

有些RFID 标签支持读写功能，目标物体的信息能随时被更新。

●标签在RFID标准系统中的位置◆应用最广泛的EPC标准1.物理层（整个系统的物理环境构造）标签（耦合元件（线圈、天线）、芯片（CMOS工艺、EEPROM技术））、天线、读写器、传感器、仪器、仪表等。

2.中间层（信息采集的中间件和应用程序接口）3.网络层（系统内部及系统间的数据联系纽带）4.应用层（EPC后端软件及企业应用系统）●芯片的组成电源恢复电路将RFID标签天线所接收到的超高频信号通过整流、升压等方式转换为直流电压，为芯片工作提供能量。

一般采用标准CMOS 工艺来实现肖特基势垒二极管，从而可以方便地采用多级Dickson（电荷泵）倍压电路结构来提高电源转换的性能。

电源稳压电路在输入信号幅度较高时，电源稳压电路必须能保证输出的直流电源电压不超过芯片所能承受的最高电压；同时，在输入信号较小时，稳压电路所消耗的功率要尽量的小，以减小芯片的总功耗。

解调电路出于减小芯片面积和功耗的考虑，目前大部分无源RFID 标签均采用了ASK 调制。

对于标签芯片的ASK 解调电路，常用的解调方式是包络检波的方式。

反向散射调制电路无源UHF RFID 标签一般采用反向散射的调制方法，即通过改变芯片输入阻抗来改变芯片与天线间的反射系数，从而达到调制的目的。

一般设计天线阻抗与芯片输入阻抗使其在未调制时接近功率匹配，在调制时，使其反射系数增加。

常用的反向散射方法是在天线的两个输入端间并联一个接有开关的电容，调制信号通过控制开关的开启，决定电容是否接入芯片输入端，从而改变了芯片的输入阻抗。

启动信号产生电路在RFID标签中的作用是在电源恢复完成后，为数字电路的启动工作提供复位信号。

时钟恢复产生电路在接收到的信号中，恢复出clk信号，供芯片使用。

参考源产生电路产生芯片内部参考电平，一般采用带隙基准源。

控制单元包括协议控制逻辑及存储器访问功能。

存储器包括ROM、EEPROM、SRAM等。

●标签的分类◆频段概念指读写器通过天线发送、接收并识读的标签信号频率范围。

从应用概念来说，射频标签的工作频率也就是射频识别系统的工作频率，直接决定系统应用的各方面特性。

无线分为：低频（LF 30Hz-300Hz）、中频（MF 300Hz-3MHz）、高频（HF 3MHz-30MHz）、甚高频（VHF 30MHz-300MHz）、超高频（UHF 300MHz-3GHz）、特高频（SHF 3GHz-30GHz）以及极高频（30GHz-300GHz）◆能量耦合原理LF、HF频段RFID标签一般采用电磁耦合原理。

UHF及微波频段的RFID一般采用电磁发射原理。

◆LF和HF频段标签耦合方式说明低频、高频标签一般为无源标签，其工作能量通过电磁耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得。

标签与阅读器之间传送数据时，标签需位于阅读器天线辐射的近场区内。

标签的阅读距离一般情况下小于1米。

典型应用：动物识别、容器识别、工具识别、电子闭锁防盗（带有内置应答器的汽车钥匙）等。

◆UHF频段标签耦合方式说明微波射频标签可分为有源标签与无源标签两类。

工作时，射频标签位于阅读器天线辐射场的远区场内，标签与阅读器之间的耦合方式为电磁发射原理。

阅读器天线辐射场为无源标签提供射频能量，将有源标签唤醒。

相应的射频识别系统阅读距离一般大于1m，典型情况为4m～6m，最大可达10m以上。

阅读器天线一般均为定向天线，只有在阅读器天线定向波束范围内的射频标签可被读/写。

由于阅读距离的增加，应用中有可能在阅读区域中同时出现多个射频标签的情况，从而提出了多标签同时读取的需求。

目前，先进的射频识别系统均将多标签识读问题作为系统的一个重要特征。

超高频标签主要用于铁路车辆自动识别、集装箱识别，还可用于公路车辆识别与自动收费系统中。

●标签分类的小结不同频率的标签有不同的特点，例如，低频标签比超高频标签便宜，节省能量，穿透废金属物体力强，工作频率不受无线电频率管制约束，最适合用于含水成分较高的物体，例如水果等；超高频作用范围广，传送数据速度快，但比较耗能，穿透力较弱，作业区域不能有太多干扰，适用于监测港口、仓储等物流领域的物品；而高频标签属中短距识别，读写速度也居中，产品价格也相对便宜，比如应用在电子票证一卡通上。

按照电特性进行分类外，按照标签是否有背胶，可分为干嵌体和湿标签；按基材材料，可分为PVC标签和纸质标签；按照标签尺寸、形状进行分类等，这都是在具体应用中的延伸。

●标签的性能指标◆标签存储容量基于存储器的系统有一个基本的规律，那就是存储容量总是不够用。

毋庸置疑，扩大系统存储容量自然会扩大应用领域，也就因此需要有更多的存储容量。

标签存储容量即以上提到的EEPROM的容量。

标签存储内容的编码格式由EPC标准规定，因此用户区的编码内容也要尽量遵循EPC标准。

◆数据传输速率只读速率RFID只读系统的数据传输速率取决于代码的长度、数据发送速率、读写距离、载波频率，以及数据传输的调制技术等因素。

传输速率随实际应用中产品种类的不同而不同。

无源读写速率无源读写RFID系统的数据传输速率决定因素与只读系统一样，不过除了要考虑读数据外，还要考虑写数据。

传输速率随实际应用中产品种类的不同而有所变化。

有源读写速率有源读写RFID系统的数据传输速率决定因素与无源系统一样，不同的是无源系统需要激活标签上的电容充电来进行通信。

◆读写距离读写距离除了与阅读器密切相关外，与标签自身也有很大的关系。

标签天线的设计（方向图、方向性系数、有效长度、效率、增益、天线阻抗、极化和频带宽度）标签的摆放位置◆温度指标标签能正常工作的温度范围，决定了标签能安装的具体位置。

◆射频载波频率低频系统不存在理论上的读取可靠性问题。

而且不会受到磁场内湿度的影响。

微波系统有长射程的优势，但它有一个被称为“驻波无效”(Standing Wave Nulls)的缺点。

驻波无效就是在磁场的一定区域内(盲区)标签不能被读取。

盲区是不可预知的，因为驻波无效现象会由于场内金属结构的不同而不同。

实际上，这意味着微波系统中的标签当静止不动时不能可靠地工作，因为它可能位于盲区。

●标签的工作原理与过程在工作时，RFID读写器通过天线持续发送出一定频率的信号，当RFID标签进入磁场时，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签）；随后读写器读取信息并解码后，将数据传输到中央信息系统进行有关的数据处理。

当要写标签时，原理与过程也类似，只是在写无源标签时，需要通过感应电流，在芯片内的电容中存储更多的能量来进行写操作，因此速度较慢。

◆标签的状态标签收到连续波（CW）照射即上电（Power-up）以后，标签可处于Ready（准备）、Arbitrate（裁断）、Reply（回令）、Acknowledged（应答）、Open（公开）、Secured（保护）以及Killed（灭活）七种状态之一。

要使标签进入某一状态，一般需要适当次序的一组合法命令，反过来各命令也只能当标签在适当状态下才能有效，标签响应命令后也会转到其他状态。

1.Ready状态是未被灭活的标签上电后，开始所处的状态，准备响应命令。

2.在Arbitrate状态，主要为等待响应Query等命令。

3.响应Query后，进入Reply状态，进一步将响应ACK命令就可以发回EPC号码。

4.发回EPC号码后，进入Acknowledged状态，进一步可响应Req_RN命令。

5.Access Password不为0才可进入Open状态，进行读、写操作。

6.已知Access Password才能进入Secured状态，进行读、写、锁定等操作。

7.进入到Killed状态的标签将保持状态不变，永远不会产生调制信号以激活射频场，从而永久失效。

被灭活的标签在所有环境中均应保持Killed状态，上电即进入灭活状态。

灭活操作不可逆转。

◆标签的命令从使用功能上看，分为标签Select（选取），Inventory（盘点）和Access（存取）命令三类。

选取（Select）类命令1、Select，是必备的。

2、标签有多种属性，基于用户设定的标准和策略，使用Select命令，改变某些属性和标志就人为选择或圈定了一个特定的标签群，可以只对它们进行盘点识别或存取操作，这样有利于减少冲突和重复识别，加快识别速度。

盘点（Inventory）类命令1.Query, QueryAdjust, QueryRep, ACK, NAK，都是必备的。

2.标签收到有效Query命令后，符合设定标准被选择的每个标签产生一个随机数（类似掷骰子），而随机数为零的每个标签，都将产生回响（发回临时口令RN16--一个16-bit随机数），并转移到Reply状态；符合另一些条件的标签会改变某些属性和标志，从而退出上述标签群，有利于减少重复识别。

3.标签收到有效QueryAdjust命令后，只是各标签分别新产生一个随机数（象重掷骰子），其他同Query。

4.标签收到有效QueryRep命令后，只对标签群中的每个标签原有的随机数减一，其他同Query。

5.仅单一化的标签才能收到有效ACK命令（使用上述RN16，或句柄Handle--一个临时代表标签身份的16-bit随机数。

此为一种安全机制！），收到后，发回EPC区中的内容??EPC协议最基本的功能。

6.标签收到有效NAK命令后，除处于Ready、Killed的保持原状态外，其它情况都转到Arbitrate状态。

存取（Access）类命令1.有五条必备的：Req_RN，Read，Write，Kill，Lock，和三条可选的：Access，BlockWrite，BlockErase。

2.标签收到有效Req_RN（with RN16 or Handle）命令后，发回句柄，或新的RN16，视状态而不同。

3.标签收到有效Read（with Handle）命令后，发回出错类型代码,或所要求区块的内容和句柄。

4.标签收到有效Write（with RN16 & Handle）命令后，发回出错类型代码,或写成功就发回句柄。

5.标签收到有效Kill（with Kill Password，RN16 & Handle）命令后，发回出错类型代码,或灭活成功就发回句柄。

6.标签收到有效Lock（with Handle）命令后，发回出错类型代码,或锁定成功就发回句柄。