天线 射频接口 调制器 解调器 电压调节器 ERPROM ROM 逻辑控制单元
图2.2 电子标签 图 4-3 电子标签
2.1.2 RFID读写器
• RFID系统至少包含电子标签和读写器两部分。RFID读写 器（阅读器）通过天线与RFID电子标签进行无线通信， 可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。典 型的阅读器包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元 以及阅读器天线。 • 读写器主要包括射频模块和数字信号处理单元两部分。一 方面，RFID标签返回的微弱电磁信号通过天线进入读写 器的射频模块中并转换为数字信号，再经过读写器的数字 信号处理单元对其进行必要的加工整形，最后从中解调出 返回的信息，完成对RFID标签的识别或读/写操作；另一 方面，上层中间件及应用软件与读写器进行交互，实现操 作指令的执行和数据汇总上传。
• 1940-1950年：雷达的改进和应用催生了射 频识别技术，1948年奠定了射频识别技术 的理论基础。 • 1950-1960年：早期射频识别技术的探索阶 段，主要处于实验室实验研究。 • 1960-1970年：射频识别技术的理论得到了 发展，开始了一些应用尝试。 • 1970-1980年：射频识别技术与产品研发处 于一个大发展时期，各种射频识别技术测 试得到加速。出现了一些最早的射频识别 应用。
图 4-1 RFID系统结构 系统结构 图 2.1RFID
2.1.1 电子标签
• 电子标签 (Electronic Tag) 也称为智能 标签 (Smart Tag) ，是由IC芯片和无线通 信天线组成的超微型的小标签，其内置的 射频天线用于和阅读器进行通信。电子标 签是RFID系统中真正的数据载体。系统工 作时，阅读器发出查询（能量）信号，标 签（无源）在收到查询（能量）信号后将 其一部分整流为直流电源供电子标签内的 电路工作，一部分能量信号被电子标签内 保存的数据信息调制后反射回阅读器。
电子标签内部各模块的功能： （1）天线：用来接收由阅读器送来的信号，并把要求的数据传送回给阅读器。 （2）电压调节器：把由阅读器送来的射频信号转换为直流电源，并经大电容存 储能量，再通过稳压电路以提供稳定的电源。 （3）调制器：逻辑控制电路送出的数据经调制电路调制后加载到天线返给阅读 器。 （4）解调器：去除载波，取出调制信号。 （5）逻辑控制单元：译码阅读器送来的信号，并依据要求返回数据给阅读器。 （6）存储单元：包括ERPROM和ROM，作为系统运行及存放识别数据。
一款RFID阅读器实现芯片内部结构图
2.1.3 RFID天线
• 天线是一种以电磁波形式把前端射频信号功率接收或辐射 出去的设备，是电路与空间的界面器件，用来实现导行波 与自由空间波能量的转化。在RFID系统中，天线分为电 子标签天线和读写器天线两大类，分别承担接收能量和发 射能量的作用。 • 在确定的工作频率和带宽条件下，天线发射射频载波，并 接收从标签发射或反射回来的射频载波。目前，RFID系 统主要集中在LF（135 kHz）、HF（13.56 MHz）、UHF （860～960 MHz）和微波频段（2.45 GHz），不同工作 频段的RFID系统天线的原理和设计有着根本上的不同。 RFID读写器天线的增益和阻抗特性会对RFID系统的作用 距离等产生影响，RFID系统的工作频段反过来对天线尺 寸以及辐射损耗有一定要求。所以RFID天线设计的好坏 关系到整个RFID系统的成功与否。
二、RFID系统组成及工作原理
• 作为物联网的核心技术之一，RFID技术的 应用领域非常广泛。由于不同领域的应用 需求不同，造成了目前多种标准和协议的 RFID设备共存的局面，这就使得应用系统 架构的复杂程度大为提高。但是就基本的 RFID系统来说，其组成相对简单而清晰， 主要包括电子标签、读写器、天线、中间 件和应用软件等五部分。
射频识别技术 RFID Technology
什么是RFID？
• 射频识别技术(RFID，Radio Frequency Identification)是一种非接触式自动识别技术，其 基本原理是利用射频信号的传输特性，实现对被 识别物体的自动识别。 • 附在被识别物体表面或内部的电子标签存储着物 体的信息，当电子标签进入阅读器的适度区域时， 阅读器以无接触的方式将电子标签内的信息按照 一定的规则传输给后台计算机处理系统或电控系 统，从而实现自动识别物品或自动收集物品标识 信息的功能。
一、RFID的技术的发展历程
• 射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种自 动识别技术，射频识别技术是一项利用射频信号 通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信 息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。 • 从信息传递的基本原理来说，射频识别技术在低 频段基于变压器耦合模型(初级与次级之间的能量 传递及信号传递)，在高频段基于雷达探测目标的 空间耦合模型(雷达发射电磁波信号碰到目标后携 带目标信息返回雷达接收机)。1948年哈里斯托克 曼发频识别技术的理论基础。
• 1980-1990年：射频识别技术及产品进入商业应 用阶段，各种规模应用开始出现。 • 1990-2000年：射频识别技术标准化问题日趋得 到重视，射频识别产品得到广泛采用，射频识别 产品逐渐成为人们生活中的一部分。 • 2000年后：标准化问题日趋为人们所重视，射频 识别产品种类更加丰富，有源电子标签、无源电 子标签及半无源电子标签均得到发展，电子标签 成本不断降低，规模应用行业扩大。 • 至今，射频识别技术理论得到丰富和完善。单芯 片电子标签、多电子标签识读、无线可读可写、 无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体 的射频识别技术与产品正在成为现实并走向应用。
2.1RFID系统组成 典型的RFID系统主要由阅读器、电子标签、中间件和 应用系统软件组成。
应用系统 阅读器 电子标签
查询
响应单元
命令 写数据
数据 物理接 能量 口（调 制解调 器）
中间 件及 应用 软件
写入 读取
编码 解码
存 储 器
读数据
数据协议处理器 应用程序接口（API）
标签驱动（射频单元） 空中接口（Air Interface）
RFID技术及其产业正在展现出一个美好的未 来。2006年6月9日和2009年11月3日，由 中国多个部委联合发布的《中国射频识别 技术政策白皮书》和《中国射频识别技术 发展与应用报告》，不仅为中国RFID产业 发展指明了方向，也全面带动了全国范围 内RFID应用的发展。特别是2009年8月温 家宝总理提出建立“感知中国”中心，推 进物联网发展，实现流通现代化的目标后， RFID应用的全面推进更是指日可待。