RFID復習資料

1、期末試卷題型和分數(shù)分布1、填空題10個,每個2分，總計20分2、選擇題10個每個2分，總計20分3、問答題4題，每題4分，總計16分4、畫圖題5題，每題4分，總計20分5、計算題3題，每題8分，總計24分第一章1、物聯(lián)網(wǎng)的含義通過射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）、傳感器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按照約定的協(xié)議，把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。第二章1、RFID系統(tǒng)的基本組成：由電子標簽、讀寫器和系統(tǒng)高層這三大部分組成。2、RFID系統(tǒng)的分類 1.）按照頻率分類，

2、低頻、高頻和微波系統(tǒng)。高頻典型工作頻率13.56MHZ。2）按照耦合方式分類：電感耦合方式和電磁反向散射方式3）按照工作方式分類：全雙工和半雙工、時序工作方式3、電子標簽的基本組成：標簽專用芯片和標簽天線 標簽芯片是電子標簽的核心部分，它的功能包括標簽信息存貯、標簽接收信號的處理和標簽發(fā)射信號的處理；天線是電子標簽發(fā)射和接收無線信號的裝置。4、讀寫器的基本組成1）讀寫器基本由射頻模塊、控制處理模塊和天線三部分組成。2）RFID的工作頻率是由讀寫器的工作頻率決定的。3）按照工作方式分類：全雙工和半雙工、時序工作方式第三章1、基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)主要包括5個基本組成部分，分別為EPC碼、識別系統(tǒng)（

3、RFID）、中間件、物聯(lián)網(wǎng)名稱解析服務（IOT-NS）、物聯(lián)網(wǎng)信息發(fā)布服務（IOT-IS）。2、中間件的結構3、ONS的工作原理圖4、EPCIS的工作原理第四章1、我國800/900MHz頻段射頻識別(RFID)技術應用規(guī)定800/900MHz頻段RFID技術的具體使用頻率為840-845MHz和920-925MHz。2、我國第二代居民身份證采用的頻段：13.56MHZ3、 ISM頻段（Industrial Scientific Medical Band）主要是開放給工業(yè)、科學和醫(yī)用三個主要機構使用的頻段。ISM頻段屬于無許可（Free License）頻段，使用者無需許可證，沒有所謂使用授權

4、的限制。 RFID系統(tǒng)通常使用為工業(yè)、科學和醫(yī)療特別保留的ISM頻段。主要包括：6.78MHZ13.56MHZ27.125MHZ800MHZ/900MHZ2.45GHZ5.8GHZ4、視距傳播視距傳播是指發(fā)射天線和接收天線在相互能看得見的距離內(nèi)，電波直接從發(fā)射點傳到接收點的一種傳播方式。具體來說，就是微波波段時，發(fā)射點和接收點之間不希望有障礙物阻擋。5、集膚效應當電磁波由一種媒質(zhì)（如空氣）入射到良導體時，因電磁波在良導體中衰減很快，折射波進入良導體后很快就衰減掉了，電磁波只存在于良導體的表面，這個現(xiàn)象稱為集膚效應。第五章互易定理某一天線作為接收天線的電參數(shù)，與作為發(fā)射天線的電參數(shù)相同，符合互易

5、定理。任何天線用作接收時，它的方向性、阻抗、極化和有效長度等，均與用作發(fā)射天線時相同。第六章1.電子標簽天線的一般要求RFID天線必須足夠小； RFID天線提供最大可能的信號和能量給標簽的芯片； RFID天線具有魯棒性； RFID天線非常便宜。2.八木天線的主要結構由有源振子、引向器、反射器和大梁組成。第七章1、低頻和高頻RFID采用電感耦合方式進行工作。線圈形式的天線相當于電感，電感線圈產(chǎn)生交變磁場，使讀寫器與電子標簽之間相互耦合，構成了電感耦合的工作方式。同時，線圈產(chǎn)生的電感與射頻電路中的電容組合在一起，形成諧振電路，諧振電路可以實現(xiàn)低頻和高頻RFID能量和數(shù)據(jù)的傳輸。2、RFID讀寫器的

6、射頻前端常采用串聯(lián)諧振電路，串聯(lián)諧振電路可以使低頻和高頻RFID讀寫器有較好的能量輸出。對讀寫器天線電路的構造有如下要求。（1）讀寫器天線上的電流最大，使讀寫器線圈產(chǎn)生最大的磁通；（2）功率匹配，最大程度地輸出讀寫器的能量；（3）足夠的帶寬，使讀寫器信號無失真輸出。3、RFID電子標簽的射頻前端常采用并聯(lián)諧振電路，并聯(lián)諧振電路可以使低頻和高頻RFID電子標簽從讀寫器耦合的能量最大。4、電子標簽通過與讀寫器電感耦合，產(chǎn)生交變電壓，該交變電壓通過整流、濾波和穩(wěn)壓后，給電子標簽的芯片提供所需的直流電壓。5、負載調(diào)制在RFID系統(tǒng)中，電子標簽向讀寫器的信息傳輸采用的是負載調(diào)制技術。負載調(diào)制通過對電子標

7、簽振蕩回路的電參數(shù)按照數(shù)據(jù)流的節(jié)拍進行調(diào)節(jié)，使電子標簽阻抗的大小和相位隨之改變，從而完成調(diào)制的過程。負載調(diào)制技術主要有電阻負載調(diào)制和電容負載調(diào)制兩種方式。圖 電阻負載調(diào)制的電路原理圖圖 電阻負載調(diào)制的波形變化過程典型例題例7.1 設計一個由理想電感和理想電容構成的并聯(lián)諧振電路要求在負載 及 時，有載品質(zhì)因數(shù) 。討論通過改變電感和電容值提高有載品質(zhì)因數(shù)的途徑。解 有載品質(zhì)因數(shù)為 所以電感為諧振時的角頻率為所以電容為可以通過將電感值降低 倍同時將電容值提高 倍的方法來提高有載品質(zhì)因數(shù)。例如選 ，電感、電容和有載品質(zhì)因數(shù)分別為第八章1、微波RFID系統(tǒng)一般采用電磁反向散射方式進行工作，其射頻前端主要

8、包括發(fā)射機電路、接收機電路和天線，需要處理收、發(fā)兩個過程。發(fā)射機電路主要由混頻器、本地振蕩器、功率放大器和天線組成。接收機電路主要由混頻器、本地振蕩器、低噪聲放大器、濾波器和天線組成。2、掌握低通濾波器的設計。1） 巴特沃斯低通濾波器原型如果濾波器在通帶內(nèi)的插入損耗隨頻率的變化是最平坦的，這種濾波器稱為巴特沃斯濾波器，也稱為最平坦濾波器。2）. 切比雪夫低通濾波器原型如果濾波器在通帶內(nèi)有等波紋的響應，這種濾波器稱為切比雪夫濾波器，也稱為等波紋濾波器。3. 橢圓函數(shù)低通濾波器原型橢圓函數(shù)濾波器在通帶和阻帶內(nèi)都有等波紋響應。習題例8.1設計一個巴特沃斯低通濾波器，其截止頻率為200MHz，阻抗為

9、，在300MHz處插入損耗至少要有 衰減。解 計算可以得到查表可知，5階濾波器可以滿足要求。使用圖8.5（a）所示的電路，實際濾波器的元件值為源電阻和負載電阻為巴特沃斯低通濾波器的電路為例8.2 濾波器的截止頻率為4GHz，通帶內(nèi)波紋為3dB，在8GHz處插入損耗至少要有25dB 衰減濾波器，系統(tǒng)阻抗為50。設計一個切比雪夫低通濾波器的電路。解 可判斷采用3階，切比雪夫低通濾波器的原型電路如圖所示。例8.3 濾波器要求截止頻率為3GHz，通帶內(nèi)波紋為0.5dB，在6GHZ處具有不小于30dB的衰減，系統(tǒng)阻抗為50。設計一個切比雪夫低通濾波器的電路。3.低噪聲放大器級聯(lián)網(wǎng)絡的噪聲系數(shù)噪聲系數(shù)多級

10、的級連的高增益放大器，僅第一級對總噪聲有較大影響。4.功率放大器1）1dB增益壓縮點當輸入功率較低時，輸出與輸入功率成線性關系；當輸入功率超過一定的量值之后，輸出與輸入功率為非線性關系，晶體管的增益開始下降。晶體管的輸入功率達到飽和狀態(tài)時，其增益開始下降，或者稱為壓縮。當晶體管的功率增益從其小信號線性功率增益下降1dB時，對應的點稱為1dB增益壓縮點。2）三階截止點三階交調(diào)的輸出功率按輸入功率的3次方增長，線性產(chǎn)物 和 的輸出功率按輸入功率的1次方增長。三階交調(diào)輸出功率隨輸入功率變化的斜率為3，線性產(chǎn)物輸出功率隨輸入功率變化的斜率為1，當輸入功率增大時，三階交調(diào)輸出功率比線性產(chǎn)物輸出功率增長得

11、快。兩條曲線的假想交叉點稱為三階截止點 5、混頻器1）基本原理混頻器是一個三端口器件，其中兩個端口輸入，一個端口輸出。第九章1、RFID通信系統(tǒng)模型2、信號分為模擬信號和數(shù)字信號，RFID系統(tǒng)主要處理的是數(shù)字信號。3、RFID常用的編碼方式。1）曼徹斯特編碼：用電壓跳變的相位不同來區(qū)分1和0，其中從高到低的跳變表示1，從低到高的跳變表示0。例如：畫出數(shù)字數(shù)據(jù)101100101001的曼徹斯特編碼。2）單極性歸零碼，當發(fā)1碼時發(fā)出正電流，但正電流持續(xù)的時間短于一個碼元的時間寬度，即發(fā)出一個窄脈沖；當發(fā)0碼時，完全不發(fā)送電流。例如：請畫出數(shù)字數(shù)據(jù)10110010100的單極性歸零編碼4、調(diào)制方式。

12、1）振幅鍵控ASK 。例如：畫出數(shù)字數(shù)據(jù)01011001的振幅鍵控ASK波形。2）頻移鍵控FSK 例如：請畫出數(shù)字數(shù)據(jù)01011001的頻移鍵控FSK波形第十章1、在讀寫器與電子標簽的無線通信中，存在許多干擾因素，最主要的干擾因素是信道噪聲和多卡操作。在RFID系統(tǒng)中，為防止各種干擾和電子標簽之間數(shù)據(jù)的碰撞，經(jīng)常采用差錯控制和防碰撞算法來分別解決這兩個問題。2.差錯控制的基本方式差錯控制編碼可以分為檢錯碼和糾錯碼。其基本方式有。（1）反饋糾錯（ARQ）（2）前向糾錯（FEC）（3）混合糾錯3、差錯編碼的基本原理信息碼元又稱為信息序列或信息位，通常以k 表示。監(jiān)督碼元又稱為監(jiān)督位或附加數(shù)據(jù)比特，

13、這是為了檢糾錯碼而在信道編碼時加入的判斷數(shù)據(jù)位，監(jiān)督碼元通常以r 表示。編碼效率見公式：4.奇偶校驗碼奇偶校驗碼無論信息位有多少，監(jiān)督碼元只有一位。（1） 偶數(shù)監(jiān)督碼：在偶數(shù)監(jiān)督碼中，它使碼組中“1”的數(shù)目為偶數(shù)。（2）奇數(shù)監(jiān)督碼：在奇數(shù)監(jiān)督碼中，它使碼組中“1”的數(shù)目為奇數(shù)。習題：若對下列數(shù)字采用垂直偶校驗法，則在圖形中寫出最后一行的監(jiān)督碼元位/數(shù)字0123456789C10101010101C20011001100C30000111100C40000000011C51111111111C61111111111C70000000000偶校驗5. CRC校驗 書P234循環(huán)冗余校驗（Cycli

14、c Redundancy Check，CRC）是RFID常用的一種差錯校驗方法。循環(huán)碼具有循環(huán)性，即循環(huán)碼中任意一個碼組循環(huán)一位(將最右端的碼移至最左端)以后，仍為該碼中的一個碼組。習題：選擇生成多項式為G(X)x4+x+1，請把6位信息字段代碼110011編碼成CRC碼。任意一個由二進制位串組成的代碼都可以和一個系數(shù)僅為0和1取值的多項式一一對應。則寫出二進制代碼10101對應的多項式。（x4+x2+ 1）5. 防碰撞問題數(shù)據(jù)傳輸中的防碰撞問題需用到多路存取法，其主要由空分多路法、頻分多路法、時分多路法和碼分多路法，在RFID系統(tǒng)中，根據(jù)讀寫器與電子標簽的通信特點，主要采用時分多路法。6.

15、電子標簽的安全機制（1）存儲型電子標簽（2）邏輯加密型電子標簽（3） CPU型電子標簽其中，MIFARE卡是邏輯加密型電子標簽，CPU型電子標簽的安全性最高。第十一章1、1位電子標簽掌握1位電子標簽的射頻法工作原理主要應用在電子商品防盜系統(tǒng)（EAS）。2. 聲表面波標簽的結構主要由天線、叉指換能器、反射器和壓電晶體組成。3、具有存儲功能的電子標簽沒有微處理器，地址和安全邏輯是數(shù)據(jù)載體的心臟，其通過狀態(tài)機對所有的過程和狀態(tài)進行有關的控制。4、 MIFARE技術的IC卡應用領域占世界80%的市場份額，是目前射頻IC卡的工業(yè)標準，也是目前世界上使用量最大、內(nèi)存容量最大的一種感應式智能IC卡。MIFA

16、RE卡具有的優(yōu)點 （1）操作簡單、快捷（2）抗干擾能力強（3）可靠性高（4）適合于一卡多用第十二章1、讀寫器的功能讀寫器在RFID系統(tǒng)中有著舉足輕重的作用，它是負責讀取或?qū)懭霕撕炐畔⒌脑O備，讀寫器的主要功能是將數(shù)據(jù)加密后發(fā)送給電子標簽，并將電子標簽返回的數(shù)據(jù)解密，然后傳送給計算機網(wǎng)絡。讀寫器的頻率決定了RFID系統(tǒng)工作的頻段，同時讀寫器的發(fā)射功率和接受靈敏度直接影響了系統(tǒng)識別的距離。2. 讀寫器的硬件讀寫器的硬件一般由天線、射頻模塊、控制模塊和接口組成。2.基于U2270B芯片的讀寫器基站芯片U2270B通過天線以125KHz的調(diào)制射頻信號為RFID電子標簽提供能量(電源)，同時接收

17、來自RFID電子標簽的信息，并以曼徹斯特編碼輸出。3. MF RC500芯片Philips公司的MF RC500芯片主要應用于13.56MHz，是非接觸、高集成的IC讀卡芯片。第十三章1、 RFID中間件具有以下特征。2、RFID中間件的作用（1）控制RFID讀寫設備按照預定的方式工作，保證不同讀寫設備之間配合協(xié)調(diào)。（2）按照一定規(guī)則過濾數(shù)據(jù)，篩除絕大部分冗余數(shù)據(jù)，將真正有效的數(shù)據(jù)傳送給后臺信息系統(tǒng)。（3）保證讀寫器和企業(yè)級分布式應用系統(tǒng)平臺之間的可靠通信，為分布式環(huán)境下異構的應用程序提供可靠的數(shù)據(jù)通信服務。3、RFID硬件設備與中間件集成架構從中間件的體系結構上來看，它分為邊緣層和業(yè)務集成層

18、兩個部分。在該構架中，各種規(guī)格的讀寫設備通過RFID中間件邊緣層接入到中間件。RFID標簽數(shù)據(jù)通過邊緣層的過濾和消減，以一定的格式發(fā)送到業(yè)務集成層，業(yè)務集成層是指RFID中間件與應用系統(tǒng)的銜接部分。4、 RFID中間件的系統(tǒng)框架中間件系統(tǒng)結構包括讀寫器接口（Reader Interface）、處理模塊（Processing Module）以及應用接口（Application Interface）3部分。4. IBM公司推出WebSphere中間件IBM公司推出了以WebSphere中間件為基礎的RFID解決方案，IBM的RFID中間件占據(jù)四分之一的市場份額。第十四章1. 目前主要存在的RFID標準體系物聯(lián)網(wǎng)RFID處于多個標準體系共存的階段?，F(xiàn)在全球主要存在ISO/IEC、EPC和UID三個RFID標準體系。2、 ISO/IEC的RFID標準體系架構3、 ISO/IEC1