RFID關(guān)鍵組件

1、 射 頻 識 別 技 術(shù)應(yīng)答器部分應(yīng)答器部分閱讀器部分閱讀器部分RFID天線部分天線部分RFID中間件中間件4123教學(xué)內(nèi)容RFID關(guān)鍵組件關(guān)鍵組件 2.32.3 RFID關(guān)鍵組件RFID系統(tǒng)組成RFID應(yīng)答器RFID高層軟件典型的閱讀器包含有高頻模塊(發(fā)送器和接收器)、控制單元、振蕩電路以及閱讀器天線幾部分。 介于前端RFID讀寫器硬件模塊和后端數(shù)據(jù)庫 RFID系統(tǒng)組成RFID閱讀器應(yīng)答器是由天線、編/解碼器、電源、解調(diào)器、存儲器、控制器以及負載電路組成。 RFID系統(tǒng)主要由應(yīng)答器、閱讀器和高層軟件組成。 其中應(yīng)答器是集成電路芯片形式，而集成芯片又根據(jù)它的封裝不同表現(xiàn)的形式也不太一樣。 閱讀

2、器用于產(chǎn)生射頻載波完成與應(yīng)答器之間的信息交互的功能。 高層軟件是信息的管理和決策系統(tǒng)。 RFID閱讀器頻率分類和我們聽的收音機類似，射頻應(yīng)答器和閱讀器同樣要調(diào)制到相同的頻率點才能工作。 LF、 HF、UHF就分別對應(yīng)著不同頻率的射頻頻段。具體見下表。RFID主要頻段和特性LF代表低頻射頻，在125KHz左右。HF代表高頻射頻，在13.54MHz左右。UHF代表超高頻射頻，在850910MHz范圍之內(nèi)。還有2.4G的微波頻段。1 RFID應(yīng)答器部分 應(yīng)答器是由天線、編/解碼器、電源、解調(diào)器、存儲器、控制器以及負載電路組成。應(yīng)答器的基本組成示意圖如圖所示。 在RFID系統(tǒng)中，識別信息存放于電子信息

3、載體中，這個電子信息載體就是應(yīng)答器，應(yīng)答器在具體不同應(yīng)用領(lǐng)域表現(xiàn)為多種不同的形式。 應(yīng)答器可以分為只讀應(yīng)答器、讀/寫應(yīng)答器和具有識別功能的應(yīng)答器。 從應(yīng)答器傳送信息到閱讀器，狀態(tài)數(shù)據(jù)在CPU的控制下，從存儲器中取出經(jīng)過編碼器和負載調(diào)制單元發(fā)送到閱讀器。 應(yīng)答器天線部分主要用于數(shù)據(jù)通信和獲取射頻能量，給應(yīng)答器的其他電路提供合格的直流電源。 根據(jù)應(yīng)答器的能源不同可以分為：無源（被動式）應(yīng)答器、半無源（半被動式）應(yīng)答器和有源（主動式）應(yīng)答器。 有源應(yīng)答器，這種應(yīng)答器工作所需的能量完全來自于自身的電源模塊，它會主動地與閱讀器信息傳輸。 這樣就需要比較大的能量供應(yīng)，所以有源應(yīng)答器的體積往往比較大，重量也

4、較重。 控制器是應(yīng)答器系統(tǒng)的核心部分，對于可讀可寫應(yīng)答器，需要內(nèi)部邏輯控制單元對讀寫進行操作，對于有密碼的應(yīng)答器，要求控制器能進行數(shù)字驗證操作。 圖中黑色區(qū)域就是該應(yīng)答器的CPU、存儲器、編解碼功能單元，外圍印制銅模線即為應(yīng)答器的天線單元。 RFID應(yīng)答器的存儲容量一般在幾字節(jié)到幾千字節(jié)之間，存儲器存儲的數(shù)據(jù)量一般為產(chǎn)品的序列號，如EPC編碼。2 RFID閱讀器部分 RFID閱讀器（讀寫器）通過天線實現(xiàn)對應(yīng)答器識別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭氩僮鳌?典型的閱讀器包含有高頻模塊(發(fā)送器和接收器)、控制單元、振蕩電路以及閱讀器天線幾部分。 在射頻讀寫器的應(yīng)用中遇到的一個問題就是閱讀器沖突，這是一個閱讀

5、器接收到的信息和另外一個閱讀器接收到的信息發(fā)生沖突，產(chǎn)生重疊。 解決這個問題的一種方法是使用TDMA技術(shù)(時分多址)，保證閱讀器不會互相干擾。閱讀器的性能參數(shù)序號參數(shù)值1識別距離遠距離（280米）可調(diào)，只讀2防沖突性能多達同時識別200個的防沖突性能3工作頻段全球通行的ISM工作頻段2.45GHz4功耗微功耗設(shè)計5通信機制基于HDLC的時分多址和同步通信機制（High-Level Data Link Control）6識別能力具有多通道高速識別能力7使用壽命68年使用壽命8封裝固態(tài)封裝，抗高強度跌落與振動閱讀器的組成部分 RFID閱讀器是以一定的頻率、特定的通信協(xié)議完成對應(yīng)答器中信息的讀取閱讀

6、器基本組成模塊如圖所示。 閱讀器和應(yīng)答器耦合的方式有多種，應(yīng)用較為典型的是電感耦合，閱讀器和應(yīng)答器天線部分的電感線圈通過電磁場進行信息傳輸。 數(shù)據(jù)信息的編碼與調(diào)制 從模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號分為三個階段： 抽樣：每隔一個相等的時間間隙，采集連續(xù)信號的一個樣值。 量化：將量值連續(xù)分布的樣值，歸并到有限個取值范圍內(nèi)。 編碼：用二進制數(shù)字代碼，表達這有限個值域（量化區(qū)）。 抽樣定理：一個頻帶限制在（0，）內(nèi)的時間連續(xù)信號X(t)，如果以不大于1/2的間隔對它進行等間隔抽樣，則X(t)將被所得到的值完全確定。也可以說，若對信號以fs2的抽樣速率進行均勻抽樣，則X(t)可以被所得到的抽樣值完全確定。3 R

7、FID天線部分 天線是一種以電磁波形式把前端射頻信號功率接收或輻射出去的裝置，是電路與空間的界面器件，用來實現(xiàn)導(dǎo)行波與自由空間波能量的轉(zhuǎn)化。 在RFID系統(tǒng)中，天線分為電子標(biāo)簽天線和讀寫器天線兩大類，分別承擔(dān)接收能量和發(fā)射能量的作用。 當(dāng)前的RFID系統(tǒng)主要集中在 LF、HF (13.56MHz)、UHF（860960MHz）和微波頻段 (1) 天線方向性 發(fā)射天線的基本功能之一是把從饋線取得的能量向周圍空間輻射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向輻射。(2) 天線增益 增益是指在輸入功率相等的條件下，實際天線與理想的輻射單元在空間同一點處所產(chǎn)生的信號的功率密度之比。 (3) 波瓣寬度

8、 方向圖通常都有兩個或多個瓣，其中輻射強度最大的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱為副瓣或旁瓣。 在主瓣最大輻射方向兩側(cè)，輻射強度降低 3 dB的兩點間的夾角定義為波瓣寬度（又稱波束寬度或主瓣寬度或半功率角）。 (4) 天線的極化 天線向周圍空間輻射電磁波。電磁波由電場和磁場構(gòu)成。人們規(guī)定：電場的方向就是天線極化方向。 一般使用的天線為單極化的，如圖所示為兩種基本的單極化方式：垂直極化是最常用的；水平極化也是要被用到的。 RFID天線(1) 近場天線 對于 LF 和 HF 頻段，系統(tǒng)工作在天線的近場，標(biāo)簽所需的能量都是通過電感耦合方式由讀寫器的耦合線圈輻射近場獲得，工作方式為電感耦合。型號為HRRFD-NF09的近場天線 (2) 遠場天線 對于超高頻和微波頻段，讀寫器天線要為標(biāo)簽提供能量或喚醒有源標(biāo)簽，工作距離較遠，一般位于讀寫器天線的遠場。如圖是型號為CS771的圓極化天線。 4 RFID中間件部分 介于前端RFID讀寫器硬件模塊和后端數(shù)據(jù)庫與應(yīng)用軟件之間的中介，稱為RFID中間件(RFID Middleware)。 應(yīng)用程序使用中間件