第五章電子標(biāo)簽

1、第五章 電子標(biāo)簽 電子標(biāo)簽（電子標(biāo)簽（TagTag）是）是RFIDRFID系統(tǒng)中存儲(chǔ)可識(shí)別數(shù)系統(tǒng)中存儲(chǔ)可識(shí)別數(shù)據(jù)的電子裝置。射頻識(shí)別技術(shù)之所以能夠被廣泛地?fù)?jù)的電子裝置。射頻識(shí)別技術(shù)之所以能夠被廣泛地應(yīng)用，根本原因在于應(yīng)用，根本原因在于RFIDRFID技術(shù)可以通過電子標(biāo)簽對(duì)技術(shù)可以通過電子標(biāo)簽對(duì)物品進(jìn)行非接觸的自動(dòng)識(shí)別。電子標(biāo)簽通常安裝在物品進(jìn)行非接觸的自動(dòng)識(shí)別。電子標(biāo)簽通常安裝在被識(shí)別物體上，存儲(chǔ)被識(shí)別對(duì)象的相關(guān)信息，可以被識(shí)別物體上，存儲(chǔ)被識(shí)別對(duì)象的相關(guān)信息，可以通過讀寫器對(duì)電子標(biāo)簽存儲(chǔ)器上的信息進(jìn)行非接觸通過讀寫器對(duì)電子標(biāo)簽存儲(chǔ)器上的信息進(jìn)行非接觸式的讀寫操作。式的讀寫操作。 主要內(nèi)容n5

2、.1 智能卡與電子標(biāo)簽n5.2 射頻識(shí)別系統(tǒng)組成n5.3 RFID系統(tǒng)的分類n5.4 RFID系統(tǒng)使用的頻率n5.5 本章小結(jié)5.1 智能卡與電子標(biāo)簽 智能卡（Smart Card）又稱為集成電路卡（Integrated Circuit Card，IC卡），內(nèi)部帶有微處理器和存儲(chǔ)單元等部件。IC卡的芯片具有寫入和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的能力，IC卡存儲(chǔ)器中的內(nèi)容可以根據(jù)需要有條件地供外部讀取，或供內(nèi)部信息處理和判定之用。但在IC卡推出之前，磁卡由于技術(shù)普及基礎(chǔ)好，已得到廣泛的應(yīng)用。 5.1 智能卡與電子標(biāo)簽 n磁卡 磁卡磁卡是將具有信息存儲(chǔ)功能的特殊材料涂印在塑料基片上是將具有信息存儲(chǔ)功能的特殊材料涂印在塑

3、料基片上，以，以液體液體磁性材料或磁條為信息載體，將寬磁性材料或磁條為信息載體，將寬6 61414mmmm的磁條壓貼的磁條壓貼在卡片在卡片上上制作而成制作而成。磁。磁條上有三條磁道，前兩條磁道為只讀磁道，條上有三條磁道，前兩條磁道為只讀磁道，第三條第三條磁道磁道為讀寫磁道。為讀寫磁道。 根據(jù)根據(jù)ISO 7811/2ISO 7811/2標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，第一磁道能存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，第一磁道能存儲(chǔ)7676個(gè)字母數(shù)字個(gè)字母數(shù)字型字型字符符，在首次被寫磁后就變成只讀的，在首次被寫磁后就變成只讀的；第二；第二磁道能存儲(chǔ)磁道能存儲(chǔ)3737個(gè)個(gè)數(shù)字型字?jǐn)?shù)字型字符符，同時(shí)也是只讀的，同時(shí)也是只讀的；第三；第三磁道能存儲(chǔ)磁

4、道能存儲(chǔ)104104個(gè)數(shù)字型字符，是可個(gè)數(shù)字型字符，是可讀可讀可寫寫的，如銀行卡用之記錄賬面余額等信息。的，如銀行卡用之記錄賬面余額等信息。5.1 智能卡與電子標(biāo)簽 n磁卡 磁卡是將具有信息存儲(chǔ)功能的特殊材料涂印在塑料基片上，以液體磁性材料或磁條為信息載體，將寬614mm的磁條壓貼在卡片上制作而成。磁條上有三條磁道，前兩條磁道為只讀磁道，第三條磁道為讀寫磁道。 根據(jù)ISO 7811/2標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，第一磁道能存儲(chǔ)76個(gè)字母數(shù)字型字符，在首次被寫磁后就變成只讀的；第二磁道能存儲(chǔ)37個(gè)數(shù)字型字符，同時(shí)也是只讀的；第三磁道能存儲(chǔ)104個(gè)數(shù)字型字符，是可讀可寫的，如銀行卡用之記錄賬面余額等信息。5.1 智

5、能卡與電子標(biāo)簽 磁卡磁卡的信息均保存在磁條中，如圖所示，只有與讀卡的信息均保存在磁條中，如圖所示，只有與讀卡設(shè)備接觸設(shè)備接觸才能才能讀取信息。讀取信息。磁卡磁卡讀卡器讀卡器 磁卡磁卡的信息讀寫相對(duì)簡(jiǎn)單容易，使用方便，的信息讀寫相對(duì)簡(jiǎn)單容易，使用方便，成本低。成本低。并很快進(jìn)入了多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。相當(dāng)部分的信用卡由磁卡制并很快進(jìn)入了多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。相當(dāng)部分的信用卡由磁卡制成。成。 5.1 智能卡與電子標(biāo)簽nIC卡 智能卡又稱為集成電路卡（智能卡又稱為集成電路卡（ICIC卡），內(nèi)部帶有微處理器和存儲(chǔ)卡），內(nèi)部帶有微處理器和存儲(chǔ)單元等部件。單元等部件。ICIC卡的芯片具有寫入和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的能力，卡的芯片具有

6、寫入和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的能力，ICIC卡存儲(chǔ)器卡存儲(chǔ)器中的內(nèi)容可以根據(jù)需要有條件地供外部讀取，或供內(nèi)部信息處理和中的內(nèi)容可以根據(jù)需要有條件地供外部讀取，或供內(nèi)部信息處理和判定之用。判定之用。 ICIC卡是超大規(guī)模集成電路技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及信息安全技術(shù)卡是超大規(guī)模集成電路技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及信息安全技術(shù)等發(fā)展結(jié)合的產(chǎn)物，它將集成電路芯片鑲嵌于塑料基片的指定位置等發(fā)展結(jié)合的產(chǎn)物，它將集成電路芯片鑲嵌于塑料基片的指定位置上，可保存、讀取和修改芯片上的信息。在很多領(lǐng)域中，磁卡正在上，可保存、讀取和修改芯片上的信息。在很多領(lǐng)域中，磁卡正在被大量的被大量的ICIC卡所代替?？ㄋ?。 按照與外界數(shù)據(jù)傳送的形式來

7、分，按照與外界數(shù)據(jù)傳送的形式來分，ICIC卡分為接觸式和非接觸式卡分為接觸式和非接觸式兩種兩種。5.1 智能卡與電子標(biāo)簽1.接觸式IC卡 接觸式接觸式ICIC卡接口設(shè)備總體結(jié)構(gòu)框圖如圖所示，芯片金屬卡接口設(shè)備總體結(jié)構(gòu)框圖如圖所示，芯片金屬觸點(diǎn)暴觸點(diǎn)暴露在外露在外，該觸點(diǎn)直接接入，該觸點(diǎn)直接接入ICIC卡接口設(shè)備的卡接口設(shè)備的ICIC卡適配器插座，卡適配器插座，實(shí)現(xiàn)與實(shí)現(xiàn)與ICIC卡中卡中的集成電路進(jìn)行信息處理和交互。的集成電路進(jìn)行信息處理和交互。接觸式IC卡接口設(shè)備總體結(jié)構(gòu)框圖5.1 智能卡與電子標(biāo)簽2.非接觸式IC卡 非接觸式非接觸式ICIC卡的芯片全部封于卡內(nèi)，無暴露部分。此外，卡的芯片全

8、部封于卡內(nèi)，無暴露部分。此外，在卡在卡內(nèi)內(nèi)還嵌有一個(gè)微型天線，以便嵌入的芯片與讀卡器之間非接觸還嵌有一個(gè)微型天線，以便嵌入的芯片與讀卡器之間非接觸的相的相互通信互通信。它通過無線電波或電磁場(chǎng)感應(yīng)來交換信息，成功地。它通過無線電波或電磁場(chǎng)感應(yīng)來交換信息，成功地將射頻將射頻識(shí)別識(shí)別技術(shù)和技術(shù)和ICIC技術(shù)結(jié)合起來，解決了無源（卡中無電源）和技術(shù)結(jié)合起來，解決了無源（卡中無電源）和非接觸非接觸這這兩大難題，是電子器件領(lǐng)域的一重大突破。兩大難題，是電子器件領(lǐng)域的一重大突破。 非接觸式非接觸式ICIC卡中存儲(chǔ)的信息，通過無線數(shù)據(jù)通信可被卡中存儲(chǔ)的信息，通過無線數(shù)據(jù)通信可被自動(dòng)采集自動(dòng)采集到到系統(tǒng)系統(tǒng)中。

9、中。 與接觸式與接觸式ICIC卡比較，非接觸式卡比較，非接觸式ICIC卡具有以下優(yōu)點(diǎn)：卡具有以下優(yōu)點(diǎn)： （1 1）可靠性高可靠性高：它與讀寫器之間無機(jī)械接觸，避免了由于接觸：它與讀寫器之間無機(jī)械接觸，避免了由于接觸讀寫而產(chǎn)生的各種故障，如接觸不良、粗暴插卡、芯片脫落、被擊讀寫而產(chǎn)生的各種故障，如接觸不良、粗暴插卡、芯片脫落、被擊穿、彎曲損壞等。穿、彎曲損壞等。5.1 智能卡與電子標(biāo)簽2.非接觸式IC卡 （2 2）操作方便、迅速操作方便、迅速：由于非接觸通信，讀寫器在：由于非接觸通信，讀寫器在1010cmcm范圍范圍內(nèi)可以內(nèi)可以對(duì)卡片操作，非常方便用戶的使用且能提高效率。對(duì)卡片操作，非常方便用戶

10、的使用且能提高效率。 （3 3）防碰撞防碰撞：非接觸卡中有快速防碰撞機(jī)制，能防止：非接觸卡中有快速防碰撞機(jī)制，能防止卡片之間卡片之間出現(xiàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)數(shù)據(jù)干擾，因此可以對(duì)多張卡進(jìn)行并行處理，提高干擾，因此可以對(duì)多張卡進(jìn)行并行處理，提高系統(tǒng)速度系統(tǒng)速度。 （4 4）可以適合于多種應(yīng)用可以適合于多種應(yīng)用：該卡的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使它：該卡的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使它能夠?qū)崿F(xiàn)能夠?qū)崿F(xiàn)一一卡多用，通過密碼和訪問條件的設(shè)定，就能應(yīng)用于不同的系統(tǒng)?？ǘ嘤?，通過密碼和訪問條件的設(shè)定，就能應(yīng)用于不同的系統(tǒng)。 （5 5）加密性能好加密性能好：非接觸式：非接觸式ICIC卡的序列號(hào)是唯一的，卡的序列號(hào)是唯一的，由制造廠由制造廠家家固化而

11、不可更改?？ㄖ懈魃葏^(qū)都有自己的操作密碼和訪問固化而不可更改。卡中各扇區(qū)都有自己的操作密碼和訪問條件，條件，卡卡與讀寫器之間采用雙向驗(yàn)證機(jī)制，而且通信過程中所有數(shù)據(jù)與讀寫器之間采用雙向驗(yàn)證機(jī)制，而且通信過程中所有數(shù)據(jù)都加都加密密，所以它很適合電子錢包、公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)和公交自動(dòng)，所以它很適合電子錢包、公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)和公交自動(dòng)售票系售票系統(tǒng)統(tǒng)等應(yīng)用。等應(yīng)用。5.1 智能卡與電子標(biāo)簽n電子標(biāo)簽 非接觸式非接觸式ICIC卡是一種典型的電子標(biāo)簽卡是一種典型的電子標(biāo)簽。若改變。若改變非接觸式非接觸式ICIC卡封卡封裝裝形式，則可呈現(xiàn)形式多樣的外觀（如線狀標(biāo)簽、紙形式，則可呈現(xiàn)形式多樣的外觀（如線狀標(biāo)簽、

12、紙狀標(biāo)簽等），狀標(biāo)簽等），統(tǒng)稱統(tǒng)稱為射頻電子標(biāo)簽為射頻電子標(biāo)簽。電子。電子標(biāo)簽內(nèi)部芯片標(biāo)簽內(nèi)部芯片大致可以分為幾類。大致可以分為幾類。1.存儲(chǔ)器標(biāo)簽 存儲(chǔ)器標(biāo)簽的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示。這種芯片的特點(diǎn)是沒有微存儲(chǔ)器標(biāo)簽的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示。這種芯片的特點(diǎn)是沒有微處理器單元，由地址和安全邏輯單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和訪存操作。存處理器單元，由地址和安全邏輯單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和訪存操作。存儲(chǔ)器包含有電可擦寫可編程只讀存儲(chǔ)器（儲(chǔ)器包含有電可擦寫可編程只讀存儲(chǔ)器（EEPROMEEPROM）和只讀存儲(chǔ)器）和只讀存儲(chǔ)器（ROMROM）。電子標(biāo)簽接收到的高頻調(diào)制信號(hào)，在高頻接口進(jìn)行解調(diào)后）。電子標(biāo)簽接收到的高頻調(diào)制信號(hào)，

13、在高頻接口進(jìn)行解調(diào)后經(jīng)地址和安全邏輯單元進(jìn)一步處理，或者進(jìn)行訪問存儲(chǔ)器的操作。經(jīng)地址和安全邏輯單元進(jìn)一步處理，或者進(jìn)行訪問存儲(chǔ)器的操作。5.1 智能卡與電子標(biāo)簽1.存儲(chǔ)器標(biāo)簽 存儲(chǔ)器標(biāo)簽存儲(chǔ)方便、使用簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，在很多場(chǎng)合可以存儲(chǔ)器標(biāo)簽存儲(chǔ)方便、使用簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，在很多場(chǎng)合可以替代磁卡，如醫(yī)療上用的急救卡、餐飲業(yè)的客戶菜單卡等，常見的替代磁卡，如醫(yī)療上用的急救卡、餐飲業(yè)的客戶菜單卡等，常見的存儲(chǔ)卡有存儲(chǔ)卡有ATMELATMEL公司的公司的AT24C16AT24C16、AT24C64AT24C64等。等。具有存儲(chǔ)功能的電子標(biāo)簽 5.1 智能卡與電子標(biāo)簽2.微處理器標(biāo)簽 微處理器微處理器電子

14、標(biāo)簽中的集成電路包括中央處理器（電子標(biāo)簽中的集成電路包括中央處理器（CPUCPU）、）、EEPROMEEPROM、隨機(jī)存儲(chǔ)器（、隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAMRAM）以及固化在只讀存儲(chǔ)器中的片內(nèi)）以及固化在只讀存儲(chǔ)器中的片內(nèi)操作系操作系統(tǒng)統(tǒng)（COSCOS）。）。 COS COS用來控制命令序列、文件管理及執(zhí)行用來控制命令序列、文件管理及執(zhí)行加密算法等。如果收到加密算法等。如果收到有效有效命令，則執(zhí)行與此應(yīng)用命令有關(guān)的程序代碼命令，則執(zhí)行與此應(yīng)用命令有關(guān)的程序代碼；如果需要訪問；如果需要訪問EEPROMEEPROM中的應(yīng)用數(shù)據(jù)，則由文件管理系統(tǒng)和存儲(chǔ)器專門執(zhí)行。中的應(yīng)用數(shù)據(jù)，則由文件管理系統(tǒng)和存儲(chǔ)器專門執(zhí)行

15、。 CPU CPU卡的卡的CPUCPU一般為一般為8031/518031/51系列單片機(jī)的內(nèi)核，也有采用系列單片機(jī)的內(nèi)核，也有采用其他內(nèi)其他內(nèi)核核的。這種卡進(jìn)行密碼校驗(yàn)時(shí)，密碼是不以明文出現(xiàn)在通信的。這種卡進(jìn)行密碼校驗(yàn)時(shí)，密碼是不以明文出現(xiàn)在通信線上。線上。CPUCPU卡適用于保密性要求高的場(chǎng)合，如金融卡、軍事密令卡等卡適用于保密性要求高的場(chǎng)合，如金融卡、軍事密令卡等。國(guó)際。國(guó)際上上比較著名的比較著名的CPUCPU卡提供商有卡提供商有GemplusGemplus、G&DG&D、SchlumbergerSchlumberger等。等。5.2 電子標(biāo)簽的類別 電子電子標(biāo)簽具有多種不

16、同的設(shè)計(jì)、形狀大小和工作頻率標(biāo)簽具有多種不同的設(shè)計(jì)、形狀大小和工作頻率，取決于，取決于標(biāo)簽標(biāo)簽所附著物體的物理屬性和特定的應(yīng)用場(chǎng)合。所附著物體的物理屬性和特定的應(yīng)用場(chǎng)合。 n工作方式類別 主動(dòng)式主動(dòng)式標(biāo)簽自身具有內(nèi)部標(biāo)簽自身具有內(nèi)部電源供應(yīng)器電源供應(yīng)器，用以供應(yīng)芯片所，用以供應(yīng)芯片所需電能需電能以以產(chǎn)生對(duì)外的信號(hào)。一般來說產(chǎn)生對(duì)外的信號(hào)。一般來說，主動(dòng)式標(biāo)簽，主動(dòng)式標(biāo)簽讀取距離比較長(zhǎng)讀取距離比較長(zhǎng)，可以，可以達(dá)到達(dá)到幾十米甚至上百米，但是幾十米甚至上百米，但是存在壽命有限存在壽命有限、體積較大以及、體積較大以及成本較成本較高等高等缺陷。有源標(biāo)簽一般在集裝箱缺陷。有源標(biāo)簽一般在集裝箱的電子的電子

17、標(biāo)簽中應(yīng)用比較多。標(biāo)簽中應(yīng)用比較多。 被動(dòng)式被動(dòng)式電子標(biāo)簽內(nèi)部沒有供電電源。當(dāng)無源電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽內(nèi)部沒有供電電源。當(dāng)無源電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫進(jìn)入讀寫器的器的工作區(qū)域后，受到讀寫器發(fā)出射頻信號(hào)的激勵(lì)，前提是工作區(qū)域后，受到讀寫器發(fā)出射頻信號(hào)的激勵(lì)，前提是要求電要求電子標(biāo)簽子標(biāo)簽與讀寫器在一定的距離內(nèi)，讀寫器能提供電子標(biāo)簽足夠與讀寫器在一定的距離內(nèi)，讀寫器能提供電子標(biāo)簽足夠的射的射頻場(chǎng)強(qiáng)頻場(chǎng)強(qiáng)，從而保證標(biāo)簽進(jìn)入正常工作狀態(tài)。由于被動(dòng)式標(biāo)簽，從而保證標(biāo)簽進(jìn)入正常工作狀態(tài)。由于被動(dòng)式標(biāo)簽具有價(jià)具有價(jià)格低廉格低廉，體積小巧，無須電源的優(yōu)點(diǎn)，目前市場(chǎng)的，體積小巧，無須電源的優(yōu)點(diǎn)，目前市場(chǎng)的RFIDRFID標(biāo)

18、簽標(biāo)簽主要是主要是被動(dòng)式被動(dòng)式的。的。5.2 電子標(biāo)簽的類別 n主動(dòng)式標(biāo)簽和被動(dòng)式標(biāo)簽的比較 規(guī) 格主動(dòng)式標(biāo)簽被動(dòng)式標(biāo)簽?zāi)芰縼碓醋陨黼娫垂╇娡ㄟ^電磁感應(yīng)獲取工作距離可達(dá)100 m可達(dá)35 m，一般為1040 cm信號(hào)強(qiáng)度要求低高價(jià)格高低工作壽命24年更長(zhǎng)存儲(chǔ)容量16 KB以上通常小于128 B5.2 電子標(biāo)簽的類別n可讀寫性類別 1.只讀電子標(biāo)簽 這這是最簡(jiǎn)單的標(biāo)簽，它的內(nèi)部通常只有只讀存儲(chǔ)器（是最簡(jiǎn)單的標(biāo)簽，它的內(nèi)部通常只有只讀存儲(chǔ)器（ROMROM）來存來存儲(chǔ)標(biāo)識(shí)儲(chǔ)標(biāo)識(shí)信息（信息（IDID），且），且EPCEPC是在制造過程中寫入的，此后不可是在制造過程中寫入的，此后不可更改。更改。只讀只讀

19、電子標(biāo)簽也可用來做成電子防盜器的標(biāo)簽，甚至可以電子標(biāo)簽也可用來做成電子防盜器的標(biāo)簽，甚至可以沒有沒有IDID號(hào)號(hào)，它們?cè)谕ㄟ^讀寫器的時(shí)候，能被讀寫器監(jiān)測(cè)到。，它們?cè)谕ㄟ^讀寫器的時(shí)候，能被讀寫器監(jiān)測(cè)到。2.一次寫入只讀電子標(biāo)簽 這種這種標(biāo)簽內(nèi)部只有標(biāo)簽內(nèi)部只有ROMROM和和RAMRAM。ROMROM用于存儲(chǔ)系統(tǒng)程序和用于存儲(chǔ)系統(tǒng)程序和安全性要安全性要求高求高的數(shù)據(jù)，它與內(nèi)部的處理器或邏輯處理單元共同完成內(nèi)部的數(shù)據(jù)，它與內(nèi)部的處理器或邏輯處理單元共同完成內(nèi)部的操的操作控制功能作控制功能。只讀電子標(biāo)簽的。只讀電子標(biāo)簽的ROMROM中還存儲(chǔ)了標(biāo)簽的標(biāo)識(shí)信息（中還存儲(chǔ)了標(biāo)簽的標(biāo)識(shí)信息（IDID）, ,

20、這些這些信息在標(biāo)簽制造過程中由制造商寫入，也可以由用戶信息在標(biāo)簽制造過程中由制造商寫入，也可以由用戶自己寫自己寫入入，但是一旦寫入之后就不能修改了。，但是一旦寫入之后就不能修改了。5.2 電子標(biāo)簽的類別3.讀寫電子標(biāo)簽 這這是一種非常靈活的標(biāo)簽，用戶可以對(duì)標(biāo)簽的存儲(chǔ)器是一種非常靈活的標(biāo)簽，用戶可以對(duì)標(biāo)簽的存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫進(jìn)行讀寫操作操作。它的內(nèi)部含有可編程記憶存儲(chǔ)器，這種存儲(chǔ)器除了有。它的內(nèi)部含有可編程記憶存儲(chǔ)器，這種存儲(chǔ)器除了有存儲(chǔ)信存儲(chǔ)信息的息的功能外，還可以在適當(dāng)?shù)臈l件下由用戶寫入數(shù)據(jù)功能外，還可以在適當(dāng)?shù)臈l件下由用戶寫入數(shù)據(jù)。例，。例，EEPROMEEPROM就是就是比較常見的一種，這種

21、存儲(chǔ)器可以在加電的情況下，實(shí)現(xiàn)比較常見的一種，這種存儲(chǔ)器可以在加電的情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)原對(duì)原來來數(shù)據(jù)的擦除和數(shù)據(jù)的重新寫入。數(shù)據(jù)的擦除和數(shù)據(jù)的重新寫入。4.含有片上傳感器的可讀寫電子標(biāo)簽 這種這種標(biāo)簽包含有一個(gè)片上傳感器，用戶可以用來記錄參數(shù)標(biāo)簽包含有一個(gè)片上傳感器，用戶可以用來記錄參數(shù)（如（如溫度溫度、壓力、加速度等），并將其寫入標(biāo)簽存儲(chǔ)器（通常、壓力、加速度等），并將其寫入標(biāo)簽存儲(chǔ)器（通常是可編程是可編程記憶記憶存儲(chǔ)器，如存儲(chǔ)器，如EEPROMEEPROM）。因?yàn)檫@種標(biāo)簽的工作環(huán)境并不）。因?yàn)檫@種標(biāo)簽的工作環(huán)境并不在讀寫器在讀寫器的工作的工作范圍之內(nèi)，因此必須是主動(dòng)式或者半主動(dòng)式。范圍之內(nèi)，因

22、此必須是主動(dòng)式或者半主動(dòng)式。5.2 電子標(biāo)簽的類別5.含有收發(fā)信機(jī)的可讀寫電子標(biāo)簽 這種這種標(biāo)簽類似于一個(gè)小的發(fā)射接收系統(tǒng)，可以和其他標(biāo)簽標(biāo)簽類似于一個(gè)小的發(fā)射接收系統(tǒng)，可以和其他標(biāo)簽或器或器件進(jìn)行件進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，而無須讀寫器的參與，并可以把相關(guān)信息數(shù)據(jù)通信，而無須讀寫器的參與，并可以把相關(guān)信息通過可通過可編程編程的方式寫入到自身的可編程存儲(chǔ)器中，它們通常是主動(dòng)式的。的方式寫入到自身的可編程存儲(chǔ)器中，它們通常是主動(dòng)式的。 電子電子標(biāo)簽的存儲(chǔ)器除了可讀寫性，其容量大小也是一個(gè)標(biāo)簽的存儲(chǔ)器除了可讀寫性，其容量大小也是一個(gè)重要參重要參數(shù)。電子數(shù)。電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量一般限定在標(biāo)簽的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量一般

23、限定在2 2KbitKbit以內(nèi)。以內(nèi)。典型數(shù)據(jù)容典型數(shù)據(jù)容量指標(biāo)量指標(biāo)有有1 1KbitKbit、128128bitbit、6464bitbit等。標(biāo)簽信息容量的大小等。標(biāo)簽信息容量的大小，決，決定著定著標(biāo)簽是否可以一段時(shí)間內(nèi)離開后臺(tái)數(shù)據(jù)庫獨(dú)立工作標(biāo)簽是否可以一段時(shí)間內(nèi)離開后臺(tái)數(shù)據(jù)庫獨(dú)立工作。實(shí)際中，。實(shí)際中，現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)有時(shí)無法與數(shù)據(jù)庫聯(lián)機(jī)，這時(shí)必須加大電子標(biāo)簽的內(nèi)存量有時(shí)無法與數(shù)據(jù)庫聯(lián)機(jī)，這時(shí)必須加大電子標(biāo)簽的內(nèi)存量，一，一般般來說，內(nèi)存越大獨(dú)立工作時(shí)間越長(zhǎng)。來說，內(nèi)存越大獨(dú)立工作時(shí)間越長(zhǎng)。5.2 電子標(biāo)簽的類別n工作頻率類別 電子電子標(biāo)簽的工作頻率是指電子標(biāo)簽工作時(shí)采用的頻率?？蓜澐譃椋簶?biāo)

24、簽的工作頻率是指電子標(biāo)簽工作時(shí)采用的頻率。可劃分為： 低頻低頻：3030300300kHzkHz 高頻高頻：3 33030MHzMHz 超高頻超高頻：300300MHzMHz1 1GHzGHz 微波微波：2.452.45GHzGHz以上以上 無線無線射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作頻率對(duì)系統(tǒng)的工作性能有很大射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作頻率對(duì)系統(tǒng)的工作性能有很大的影的影響，從響，從識(shí)別距離、穿透性能來看，不同射頻頻率的表現(xiàn)就存在識(shí)別距離、穿透性能來看，不同射頻頻率的表現(xiàn)就存在著很著很大的差異大的差異。5.2 電子標(biāo)簽的類別n低頻和高頻的特性對(duì)比 低頻低頻具有很強(qiáng)的穿透特性，可以穿透水、有機(jī)組織和木材具有很強(qiáng)的穿透特性，

25、可以穿透水、有機(jī)組織和木材等材等材料，但是料，但是其傳播速度慢、距離短其傳播速度慢、距離短；高頻；高頻或超高頻具有較遠(yuǎn)的或超高頻具有較遠(yuǎn)的傳播距傳播距離離，但是很容易被很多導(dǎo)體，但是很容易被很多導(dǎo)體材料所材料所吸收，穿透性吸收，穿透性不好。不好。 基于基于上述原因，如何利用各自的優(yōu)點(diǎn)來設(shè)計(jì)識(shí)別距離遠(yuǎn)上述原因，如何利用各自的優(yōu)點(diǎn)來設(shè)計(jì)識(shí)別距離遠(yuǎn)又具有又具有較好較好的穿透性的產(chǎn)品是一個(gè)應(yīng)用折中的問題。目前普遍采用的穿透性的產(chǎn)品是一個(gè)應(yīng)用折中的問題。目前普遍采用的技術(shù)的技術(shù)是是雙頻技術(shù)，使用雙頻技術(shù)的電子標(biāo)簽既具有很強(qiáng)的穿透性能雙頻技術(shù)，使用雙頻技術(shù)的電子標(biāo)簽既具有很強(qiáng)的穿透性能，又，又能能傳輸很遠(yuǎn)

26、的距離，能夠廣泛應(yīng)用在動(dòng)物識(shí)別、有導(dǎo)體材料傳輸很遠(yuǎn)的距離，能夠廣泛應(yīng)用在動(dòng)物識(shí)別、有導(dǎo)體材料干擾以干擾以及及潮濕的環(huán)境中。潮濕的環(huán)境中。5.2 電子標(biāo)簽的類別n雙頻標(biāo)簽 在雙頻系統(tǒng)中，在雙頻系統(tǒng)中，發(fā)送發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)采用不同的工作頻率數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)采用不同的工作頻率。雙。雙頻標(biāo)簽接收到來自頻標(biāo)簽接收到來自讀寫器的激活信號(hào)后，發(fā)出唯一的加密讀寫器的激活信號(hào)后，發(fā)出唯一的加密識(shí)別無線識(shí)別無線信號(hào)信號(hào)。 讀寫器不斷地產(chǎn)生低讀寫器不斷地產(chǎn)生低頻編碼電磁信號(hào)，經(jīng)過高頻編碼電磁信號(hào)，經(jīng)過高頻調(diào)制后由天線發(fā)送出去，頻調(diào)制后由天線發(fā)送出去，用來激活進(jìn)入有效范圍的用來激活進(jìn)入有效范圍的雙頻標(biāo)簽；同時(shí)讀寫器將

27、雙頻標(biāo)簽；同時(shí)讀寫器將接收天線接收的來自雙頻接收天線接收的來自雙頻標(biāo)簽的高頻載波信號(hào)放大，標(biāo)簽的高頻載波信號(hào)放大，再解調(diào)出有效的數(shù)字信號(hào)，再解調(diào)出有效的數(shù)字信號(hào)，并將信號(hào)傳給下一級(jí)系統(tǒng)。并將信號(hào)傳給下一級(jí)系統(tǒng)。5.2 電子標(biāo)簽的類別 采用雙頻技術(shù)的射頻識(shí)別系統(tǒng)同時(shí)具有低頻和高頻系統(tǒng)各自的采用雙頻技術(shù)的射頻識(shí)別系統(tǒng)同時(shí)具有低頻和高頻系統(tǒng)各自的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有較強(qiáng)的穿透能力、較遠(yuǎn)的識(shí)別距離以及高速的識(shí)別優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有較強(qiáng)的穿透能力、較遠(yuǎn)的識(shí)別距離以及高速的識(shí)別能力。無源雙頻標(biāo)簽可以制造得很小，被廣泛應(yīng)用于人員管理、運(yùn)能力。無源雙頻標(biāo)簽可以制造得很小，被廣泛應(yīng)用于人員管理、運(yùn)動(dòng)計(jì)時(shí)、動(dòng)物識(shí)別、有干擾的

28、環(huán)境（如金屬物識(shí)別）等場(chǎng)合。動(dòng)計(jì)時(shí)、動(dòng)物識(shí)別、有干擾的環(huán)境（如金屬物識(shí)別）等場(chǎng)合。5.3 電子標(biāo)簽的組成結(jié)構(gòu) 電子電子標(biāo)簽主要由標(biāo)簽主要由天線天線和和芯片芯片兩部分組成。兩部分組成。n電子標(biāo)簽的天線 電子標(biāo)簽天線主要電子標(biāo)簽天線主要功能是接收讀寫器傳送過來的電磁功能是接收讀寫器傳送過來的電磁信號(hào)或者信號(hào)或者將讀寫器將讀寫器所需要的數(shù)據(jù)傳回給讀寫器，電子標(biāo)簽天線是電子所需要的數(shù)據(jù)傳回給讀寫器，電子標(biāo)簽天線是電子標(biāo)簽與標(biāo)簽與讀寫器讀寫器之間取得聯(lián)系的重要一環(huán)。之間取得聯(lián)系的重要一環(huán)。天線的尺寸要比芯片大很多。天線的尺寸要比芯片大很多。1.常見電子標(biāo)簽天線 電子標(biāo)簽天線主要有線圈型、微帶貼片型、偶極

29、子型等幾種基電子標(biāo)簽天線主要有線圈型、微帶貼片型、偶極子型等幾種基本形式。工作本形式。工作距離小于距離小于1 1m m的近距離應(yīng)用系統(tǒng)的的近距離應(yīng)用系統(tǒng)的RFIDRFID電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽天線一天線一般般采用工藝簡(jiǎn)單、成本低的線圈型天線，它們主要工作在低頻采用工藝簡(jiǎn)單、成本低的線圈型天線，它們主要工作在低頻段；段；工作工作距離在距離在1 1m m以上遠(yuǎn)距離的應(yīng)用系統(tǒng)需要采用微帶貼片型以上遠(yuǎn)距離的應(yīng)用系統(tǒng)需要采用微帶貼片型或偶極子或偶極子型型的天線，它們工作在高頻和微波的天線，它們工作在高頻和微波頻段。頻段。5.3 電子標(biāo)簽的組成結(jié)構(gòu)1）線圈型 標(biāo)簽標(biāo)簽中繞制多個(gè)線圈。當(dāng)中繞制多個(gè)線圈。當(dāng)RFID

30、RFID的線圈天線進(jìn)入讀寫器產(chǎn)生的線圈天線進(jìn)入讀寫器產(chǎn)生的交的交變變磁場(chǎng)時(shí)，電子標(biāo)簽天線與讀寫器天線之間產(chǎn)生相互作用磁場(chǎng)時(shí)，電子標(biāo)簽天線與讀寫器天線之間產(chǎn)生相互作用，類似于，類似于變壓器變壓器，而兩者的線圈相當(dāng)于變壓器的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈。，而兩者的線圈相當(dāng)于變壓器的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈。 線圈線圈型電子標(biāo)簽如圖所示：型電子標(biāo)簽如圖所示： 如果如果要求線圈外形要求線圈外形面積小，通常在電子標(biāo)面積小，通常在電子標(biāo)簽的天線線圈內(nèi)部插入簽的天線線圈內(nèi)部插入具有高磁導(dǎo)率的鐵氧體具有高磁導(dǎo)率的鐵氧體材料，以增大互感量，材料，以增大互感量，從而補(bǔ)償線圈橫截面積從而補(bǔ)償線圈橫截面積減小的問題。減小的問題。5.

31、3 電子標(biāo)簽的組成結(jié)構(gòu) 由電子標(biāo)簽線圈天線形成的諧振回路如圖所示，它包括由電子標(biāo)簽線圈天線形成的諧振回路如圖所示，它包括RFIDRFID天線天線的線圈電感的線圈電感L L、寄生電容、寄生電容C Cp p和并聯(lián)電容和并聯(lián)電容C C22，其諧振頻率為，其諧振頻率為 式中，式中，C C為為C Cp p和和C C22的并聯(lián)等效電容。的并聯(lián)等效電容。RFIDRFID系統(tǒng)就是通過這一頻率系統(tǒng)就是通過這一頻率的載波實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通信的。的載波實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通信的。12fLC5.3 電子標(biāo)簽的組成結(jié)構(gòu)2）微帶貼片天線 微帶貼片天線結(jié)構(gòu)如圖所示，微帶貼片天線結(jié)構(gòu)如圖所示，通常，微帶貼片天線的輻射導(dǎo)體與通常，微帶貼片

32、天線的輻射導(dǎo)體與金屬地板的距離為幾十分之一信號(hào)波長(zhǎng)，假設(shè)輻射電場(chǎng)沿導(dǎo)體的金屬地板的距離為幾十分之一信號(hào)波長(zhǎng)，假設(shè)輻射電場(chǎng)沿導(dǎo)體的橫向與縱向兩個(gè)方向均沒有變化，僅沿約半個(gè)波長(zhǎng)的導(dǎo)體長(zhǎng)度方橫向與縱向兩個(gè)方向均沒有變化，僅沿約半個(gè)波長(zhǎng)的導(dǎo)體長(zhǎng)度方向有變化，因此微帶貼片天線非常適用于通信方向變化不大的向有變化，因此微帶貼片天線非常適用于通信方向變化不大的RFIDRFID應(yīng)用系統(tǒng)。應(yīng)用系統(tǒng)。 微帶貼片天線因?yàn)槠漯侂娢зN片天線因?yàn)槠漯侂姺绞胶蜆O化制式的多樣化以及方式和極化制式的多樣化以及饋電網(wǎng)絡(luò)、有源電路集成一體饋電網(wǎng)絡(luò)、有源電路集成一體化等特點(diǎn)已成為印刷天線類的化等特點(diǎn)已成為印刷天線類的主角。主角。

33、5.3 電子標(biāo)簽的組成結(jié)構(gòu)n3）偶極子天線 在遠(yuǎn)距離耦合的在遠(yuǎn)距離耦合的RFIDRFID應(yīng)用系統(tǒng)中，最常用的就是偶極子天線。應(yīng)用系統(tǒng)中，最常用的就是偶極子天線。 偶極子天線由兩段同樣粗細(xì)和等長(zhǎng)的直導(dǎo)線排成一條直線構(gòu)成，偶極子天線由兩段同樣粗細(xì)和等長(zhǎng)的直導(dǎo)線排成一條直線構(gòu)成，信號(hào)從中間的兩個(gè)端點(diǎn)饋入，在偶極子的兩臂上將產(chǎn)生一定的電流信號(hào)從中間的兩個(gè)端點(diǎn)饋入，在偶極子的兩臂上將產(chǎn)生一定的電流分布，這種電流分布可以在天線周圍空間激發(fā)起電磁場(chǎng)。分布，這種電流分布可以在天線周圍空間激發(fā)起電磁場(chǎng)。 偶極子天線及其演化形式如圖所示偶極子天線及其演化形式如圖所示 5.3 電子標(biāo)簽的組成結(jié)構(gòu)2.不同頻段的電子標(biāo)

34、簽天線n低頻電子標(biāo)簽天線低頻電子標(biāo)簽天線：基本是線圈型的，一般為銅線纏繞在高磁導(dǎo)：基本是線圈型的，一般為銅線纏繞在高磁導(dǎo)率的鐵磁棒上，線圈匝數(shù)越多，橫截面積越大，天線性能就越好。率的鐵磁棒上，線圈匝數(shù)越多，橫截面積越大，天線性能就越好。n高頻電子標(biāo)簽天線高頻電子標(biāo)簽天線：一般也是線圈型的，工作原理與低頻電子標(biāo)：一般也是線圈型的，工作原理與低頻電子標(biāo)簽基本一樣。但一般高頻系統(tǒng)的電子標(biāo)簽所需天線圈數(shù)較少，制簽基本一樣。但一般高頻系統(tǒng)的電子標(biāo)簽所需天線圈數(shù)較少，制作比較容易，價(jià)格也較低。作比較容易，價(jià)格也較低。n微波電子標(biāo)簽天線微波電子標(biāo)簽天線：在微波頻段，天線與標(biāo)簽芯片之間的阻抗匹：在微波頻段，天

35、線與標(biāo)簽芯片之間的阻抗匹配問題變得更具挑戰(zhàn)性。電子標(biāo)簽天線一般是基于配問題變得更具挑戰(zhàn)性。電子標(biāo)簽天線一般是基于5050或者或者7575輸入阻抗，在微波輸入阻抗，在微波RFIDRFID應(yīng)用中，芯片的輸入阻抗可能是任意應(yīng)用中，芯片的輸入阻抗可能是任意值，并且很難在工作狀態(tài)下準(zhǔn)確測(cè)試，缺少準(zhǔn)確的參數(shù)，因此天值，并且很難在工作狀態(tài)下準(zhǔn)確測(cè)試，缺少準(zhǔn)確的參數(shù)，因此天線的設(shè)計(jì)難以達(dá)到最佳。線的設(shè)計(jì)難以達(dá)到最佳。n微波電子標(biāo)簽天線的設(shè)計(jì)通常需要通過選擇不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)，以微波電子標(biāo)簽天線的設(shè)計(jì)通常需要通過選擇不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)，以解決天線和標(biāo)簽阻抗匹配的問題。解決天線和標(biāo)簽阻抗匹配的問題。5.3 電子標(biāo)簽的組成

36、結(jié)構(gòu)3.電子標(biāo)簽天線的特殊性 nRFIDRFID系統(tǒng)電子標(biāo)簽要求小尺寸、低剖面以及低成本等。以工作在系統(tǒng)電子標(biāo)簽要求小尺寸、低剖面以及低成本等。以工作在860860960960MHzMHz、2.452.45GHzGHz和和5.85.8GHzGHz頻段為例，標(biāo)簽天線具有以下頻段為例，標(biāo)簽天線具有以下特性：特性： （1 1）天線的物理尺寸小。標(biāo)簽的物理尺寸需要保證足夠小，才）天線的物理尺寸小。標(biāo)簽的物理尺寸需要保證足夠小，才能夠貼到需要的物品上。在電子標(biāo)簽中，天線面積占主導(dǎo)地位，能夠貼到需要的物品上。在電子標(biāo)簽中，天線面積占主導(dǎo)地位，即電子標(biāo)簽面積主要取決于其天線面積。天線的物理尺寸受到其即電子標(biāo)

37、簽面積主要取決于其天線面積。天線的物理尺寸受到其工作頻率電磁波波長(zhǎng)限制，頻率越高，電磁波的波長(zhǎng)越短，天線工作頻率電磁波波長(zhǎng)限制，頻率越高，電磁波的波長(zhǎng)越短，天線的尺寸越小。的尺寸越小。 （2 2）在大多數(shù)情況下需要電子標(biāo)簽天線具有全向或半球覆蓋的方）在大多數(shù)情況下需要電子標(biāo)簽天線具有全向或半球覆蓋的方 向性。向性。 （3 3）具有高增益，能給標(biāo)簽的芯片提供最大可能的信號(hào)。）具有高增益，能給標(biāo)簽的芯片提供最大可能的信號(hào)。 （4 4）阻抗匹配性好，無論標(biāo)簽在什么方向，天線的極化都能與讀）阻抗匹配性好，無論標(biāo)簽在什么方向，天線的極化都能與讀 寫器信號(hào)相匹配。寫器信號(hào)相匹配。 （5 5）低成本。）低成

38、本。5.3 電子標(biāo)簽的組成結(jié)構(gòu)n 電子標(biāo)簽的芯片 電子標(biāo)簽芯片對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、解碼等各種處理，并對(duì)標(biāo)電子標(biāo)簽芯片對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、解碼等各種處理，并對(duì)標(biāo)簽需要返回的信號(hào)進(jìn)行編碼、調(diào)制等處理。簽需要返回的信號(hào)進(jìn)行編碼、調(diào)制等處理。 1芯片組成 不同頻段電子標(biāo)簽芯片的結(jié)構(gòu)基本類似，一般包含射頻前端不同頻段電子標(biāo)簽芯片的結(jié)構(gòu)基本類似，一般包含射頻前端/ /模模 擬前端、擬前端、CPUCPU或邏輯控制單元、存儲(chǔ)器等模塊。或邏輯控制單元、存儲(chǔ)器等模塊。 射頻前端射頻前端主要用于對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行整流和反向調(diào)制；主要用于對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行整流和反向調(diào)制； CPUCPU主要用于對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼解碼以及防

39、碰撞協(xié)議的處理等；主要用于對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼解碼以及防碰撞協(xié)議的處理等； 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器用于信息存儲(chǔ)，包含用于信息存儲(chǔ)，包含RAMRAM、EEPROMEEPROM等。等。5.3 電子標(biāo)簽的組成結(jié)構(gòu)n電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽芯片結(jié)構(gòu)圖芯片結(jié)構(gòu)圖5.3 電子標(biāo)簽的組成結(jié)構(gòu)n射頻前端從標(biāo)簽天線吸收電流，整流穩(wěn)壓后供能量給芯片工作。射頻前端從標(biāo)簽天線吸收電流，整流穩(wěn)壓后供能量給芯片工作。n微處理器用來對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理和運(yùn)算，如對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫操微處理器用來對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理和運(yùn)算，如對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫操作等。作等。n常用的基帶信號(hào)的編碼方法：常用的基帶信號(hào)的編碼方法：NRZNRZ（反向不歸零）編碼、曼徹斯（反向不歸

40、零）編碼、曼徹斯特（特（ManchesterManchester）編碼、單極歸零（）編碼、單極歸零（UnipolarUnipolar）編碼、米勒）編碼、米勒（MillerMiller）編碼等。）編碼等。n標(biāo)簽與讀寫器之間的數(shù)據(jù)是以標(biāo)簽與讀寫器之間的數(shù)據(jù)是以0 0、1 1兩種狀態(tài)出現(xiàn)的，以電脈沖信兩種狀態(tài)出現(xiàn)的，以電脈沖信號(hào)呈現(xiàn)的方波形式表示，其所占據(jù)的頻帶為直流或低頻，稱為基號(hào)呈現(xiàn)的方波形式表示，其所占據(jù)的頻帶為直流或低頻，稱為基帶信號(hào)，接觸式帶信號(hào)，接觸式ICIC卡傳輸?shù)木褪沁@種信號(hào)?？▊鬏?shù)木褪沁@種信號(hào)。n數(shù)字基帶信號(hào)必須經(jīng)過高頻信號(hào)調(diào)制才能傳輸，該高頻信號(hào)稱之?dāng)?shù)字基帶信號(hào)必須經(jīng)過高頻信號(hào)

41、調(diào)制才能傳輸，該高頻信號(hào)稱之為載波。為載波。n在發(fā)送端，將基帶數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成高頻信號(hào)的過程稱為調(diào)制。在發(fā)送端，將基帶數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成高頻信號(hào)的過程稱為調(diào)制。n在接收端，將高頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成基帶數(shù)字信號(hào)的過程稱為解調(diào)。在接收端，將高頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成基帶數(shù)字信號(hào)的過程稱為解調(diào)。n實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娐贩Q為射頻接口。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娐贩Q為射頻接口。5.3 電子標(biāo)簽的組成結(jié)構(gòu)2.電子標(biāo)簽芯片的射頻前端n射頻前端通常屬于電子標(biāo)簽芯片的一部分，連接電子標(biāo)簽天線與射頻前端通常屬于電子標(biāo)簽芯片的一部分，連接電子標(biāo)簽天線與 芯片數(shù)字電路部分芯片數(shù)字電路部分. n芯片中邏輯控制單元傳出的數(shù)據(jù)只有經(jīng)過射頻前端的調(diào)制以后，芯片中邏

42、輯控制單元傳出的數(shù)據(jù)只有經(jīng)過射頻前端的調(diào)制以后，才能加載到天線上，成為天線傳送的射頻信號(hào)；才能加載到天線上，成為天線傳送的射頻信號(hào)；n解調(diào)單元負(fù)責(zé)將經(jīng)過調(diào)制的信號(hào)加以解調(diào)，獲得最初的信號(hào)；解調(diào)單元負(fù)責(zé)將經(jīng)過調(diào)制的信號(hào)加以解調(diào)，獲得最初的信號(hào)；n電壓調(diào)節(jié)單元主要用來將從讀寫器接收過來的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為電電壓調(diào)節(jié)單元主要用來將從讀寫器接收過來的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為電 源，通過穩(wěn)壓電路確保穩(wěn)定的電源供應(yīng)。源，通過穩(wěn)壓電路確保穩(wěn)定的電源供應(yīng)。5.3 電子標(biāo)簽的組成結(jié)構(gòu)按照按照915915MHzMHz的的RFIDRFID電子標(biāo)簽要求設(shè)計(jì)的電子標(biāo)簽的功能結(jié)構(gòu)如圖，電子標(biāo)簽要求設(shè)計(jì)的電子標(biāo)簽的功能結(jié)構(gòu)如圖，射頻接口

43、部分主要由接收部分、發(fā)送部分和公共電路部分組成。射頻接口部分主要由接收部分、發(fā)送部分和公共電路部分組成。 5.3 電子標(biāo)簽的組成結(jié)構(gòu)1）接收部分 接收部分的主要功能是將天線上接收到的幅度調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解接收部分的主要功能是將天線上接收到的幅度調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，從中恢復(fù)出數(shù)字基帶信號(hào)，再送到控制部分進(jìn)行解碼處理。調(diào)，從中恢復(fù)出數(shù)字基帶信號(hào)，再送到控制部分進(jìn)行解碼處理。接收部分主要由包絡(luò)產(chǎn)生電路和檢波電路組成。包絡(luò)產(chǎn)生電路的接收部分主要由包絡(luò)產(chǎn)生電路和檢波電路組成。包絡(luò)產(chǎn)生電路的主要功能是對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)檢波，把信號(hào)從頻帶搬移到基帶。主要功能是對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)檢波，把信號(hào)從頻帶搬移到基帶。包絡(luò)產(chǎn)

44、生電路主要由非線性元件和低通濾波器組成。檢波電路主包絡(luò)產(chǎn)生電路主要由非線性元件和低通濾波器組成。檢波電路主要由帶通濾波器和電壓比較器組成。經(jīng)過包絡(luò)檢波后，信號(hào)一般要由帶通濾波器和電壓比較器組成。經(jīng)過包絡(luò)檢波后，信號(hào)一般還會(huì)存在高頻成分，所以還需進(jìn)行帶通濾波，把載波徹底濾除，還會(huì)存在高頻成分，所以還需進(jìn)行帶通濾波，把載波徹底濾除，使信號(hào)曲線變得使信號(hào)曲線變得“光滑光滑”，然后濾波后的信號(hào)再通過電壓比較器，然后濾波后的信號(hào)再通過電壓比較器，從而恢復(fù)原來的數(shù)字信號(hào)。從而恢復(fù)原來的數(shù)字信號(hào)。5.3 電子標(biāo)簽的組成結(jié)構(gòu)2）發(fā)送部分 發(fā)送部分的主要功能是將經(jīng)控制部分處理后的數(shù)字編碼信號(hào)進(jìn)行ASK幅度調(diào)制，

45、放大后送到天線端，然后發(fā)送給讀寫器。它主要由ASK調(diào)制電路和放大器組成。 當(dāng)電子標(biāo)簽向讀寫設(shè)備傳送信息時(shí)，其編/解碼電路將編碼后的數(shù)據(jù)送到射頻接口，調(diào)制電路進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行ASK調(diào)制。ASK的反向調(diào)制采用負(fù)載調(diào)制，即通過改變天線負(fù)載的大小來改變發(fā)送信號(hào)幅度的強(qiáng)弱，將數(shù)字信號(hào)接入一個(gè)非線性元件電路，其高低電平的交替變化即可以控制并聯(lián)負(fù)載在電路中的接通或斷開，從而改變天線負(fù)載的大小對(duì)編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行幅度調(diào)制。但由于調(diào)制好的ASK信號(hào)功率較小，不能滿足傳輸要求，所以要對(duì)ASK信號(hào)進(jìn)行功率放大后再送到天線發(fā)射端發(fā)給讀寫器。5.3 電子標(biāo)簽的組成結(jié)構(gòu)3）公共電路部分 公共電路部分包括電源產(chǎn)生電路、限幅電路以及復(fù)

46、位電路等。公共電路部分包括電源產(chǎn)生電路、限幅電路以及復(fù)位電路等。 需要整流濾波電路將交變信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流電源。一定要注意需要整流濾波電路將交變信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流電源。一定要注意擊穿擊穿電壓。單電壓。單靠整流濾波電路不能使天線兩端電壓變?yōu)榉弦蟮碾娍空鳛V波電路不能使天線兩端電壓變?yōu)榉弦蟮碾妷褐?，還需引入限幅壓值，還需引入限幅模塊。模塊。 復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生電路的功能：上電復(fù)位和下電復(fù)位復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生電路的功能：上電復(fù)位和下電復(fù)位 為電壓設(shè)置一個(gè)參考值，這個(gè)值一般為電路穩(wěn)定工作的電壓值，為電壓設(shè)置一個(gè)參考值，這個(gè)值一般為電路穩(wěn)定工作的電壓值，當(dāng)電源電壓升高時(shí)，若仍小于參考值，則復(fù)位信號(hào)仍然為低電平；當(dāng)電

47、源電壓升高時(shí)，若仍小于參考值，則復(fù)位信號(hào)仍然為低電平；若電源電壓升高至大于參考值，復(fù)位信號(hào)則跳變?yōu)楦唠娖?。這就若電源電壓升高至大于參考值，復(fù)位信號(hào)則跳變?yōu)楦唠娖?。這就是上電復(fù)位信號(hào)；是上電復(fù)位信號(hào)； 當(dāng)電源電壓降低時(shí)，若大于參考值，則復(fù)位信號(hào)為高；若降低當(dāng)電源電壓降低時(shí)，若大于參考值，則復(fù)位信號(hào)為高；若降低至小于參考值，則電源信號(hào)跳變?yōu)榈?，它是針?duì)系統(tǒng)中可能出現(xiàn)至小于參考值，則電源信號(hào)跳變?yōu)榈?，它是針?duì)系統(tǒng)中可能出現(xiàn)意外（如突然掉電）而采取的保護(hù)措施，這就是下電復(fù)位信號(hào)。意外（如突然掉電）而采取的保護(hù)措施，這就是下電復(fù)位信號(hào)。5.3 電子標(biāo)簽的組成結(jié)構(gòu)3.電子標(biāo)簽芯片設(shè)計(jì)現(xiàn)狀 與國(guó)際先進(jìn)水平相

48、比，我國(guó)在與國(guó)際先進(jìn)水平相比，我國(guó)在RFIDRFID芯片設(shè)計(jì)方面仍存在的主要差芯片設(shè)計(jì)方面仍存在的主要差距如下：距如下：（1 1）國(guó)外在）國(guó)外在RFIDRFID芯片設(shè)計(jì)方面起步較早，并申請(qǐng)了許多技術(shù)專利；芯片設(shè)計(jì)方面起步較早，并申請(qǐng)了許多技術(shù)專利；而國(guó)內(nèi)起步較晚，在超高頻和微波頻段的而國(guó)內(nèi)起步較晚，在超高頻和微波頻段的RFIDRFID芯片設(shè)計(jì)方面的基芯片設(shè)計(jì)方面的基礎(chǔ)還比較薄弱。礎(chǔ)還比較薄弱。（2 2）在存儲(chǔ)器方面，發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開始使用標(biāo)準(zhǔn)）在存儲(chǔ)器方面，發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開始使用標(biāo)準(zhǔn)CMOSCMOS工藝設(shè)計(jì)非揮工藝設(shè)計(jì)非揮發(fā)存儲(chǔ)器，使得電子標(biāo)簽的所有模塊有可能在標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)存儲(chǔ)器，使得電子標(biāo)簽的所有模

49、塊有可能在標(biāo)準(zhǔn)的CMOSCMOS工藝下工藝下制作完成，以降低生產(chǎn)成本；而國(guó)內(nèi)在這方面還處于研究階段。制作完成，以降低生產(chǎn)成本；而國(guó)內(nèi)在這方面還處于研究階段。（3 3）電子標(biāo)簽對(duì)成本比較敏感，芯片設(shè)計(jì)需要在模擬電路和數(shù)模混）電子標(biāo)簽對(duì)成本比較敏感，芯片設(shè)計(jì)需要在模擬電路和數(shù)?；旌想娐吩O(shè)計(jì)方面具有豐富經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人才，而國(guó)內(nèi)這方面技術(shù)力合電路設(shè)計(jì)方面具有豐富經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人才，而國(guó)內(nèi)這方面技術(shù)力量相對(duì)薄弱。量相對(duì)薄弱。5.4 電子標(biāo)簽的封裝n電子標(biāo)簽的封裝加工 n1.芯片制造 將芯片與標(biāo)簽天線模塊連接起來，在芯片周圍噴上澆鑄物。一般將芯片與標(biāo)簽天線模塊連接起來，在芯片周圍噴上澆鑄物。一般是將線路壓焊在芯

50、片上，而不是將其放置在模塊內(nèi)。是將線路壓焊在芯片上，而不是將其放置在模塊內(nèi)。n2.電子標(biāo)簽半成品 使用自動(dòng)繞線機(jī)制造標(biāo)簽線圈。在線圈繞制過程中，繞制工具首使用自動(dòng)繞線機(jī)制造標(biāo)簽線圈。在線圈繞制過程中，繞制工具首先要被加熱到烤漆熔點(diǎn)的溫度，這樣烤漆才會(huì)熔化，當(dāng)從繞制工先要被加熱到烤漆熔點(diǎn)的溫度，這樣烤漆才會(huì)熔化，當(dāng)從繞制工具上取下線圈后它又會(huì)迅速凝結(jié)，使標(biāo)簽線路上的線黏合在一起。具上取下線圈后它又會(huì)迅速凝結(jié)，使標(biāo)簽線路上的線黏合在一起。n3.整合成品 將電子標(biāo)簽半成品安裝到外殼中，或者裝入玻璃將電子標(biāo)簽半成品安裝到外殼中，或者裝入玻璃桶內(nèi)桶內(nèi)5.4 電子標(biāo)簽的封裝n電子標(biāo)簽的封裝形式 電子標(biāo)簽的

51、外形設(shè)計(jì)會(huì)受到天線形式以及是否需要電池的影響，電子標(biāo)簽的外形設(shè)計(jì)會(huì)受到天線形式以及是否需要電池的影響，基本原則是電子標(biāo)簽越大識(shí)別距離越遠(yuǎn)?；驹瓌t是電子標(biāo)簽越大識(shí)別距離越遠(yuǎn)。n卡片狀、環(huán)狀、紐扣狀、條狀、盤狀、鑰匙扣狀和手表狀等?？ㄆ瑺?、環(huán)狀、紐扣狀、條狀、盤狀、鑰匙扣狀和手表狀等。n各種形式的電子標(biāo)簽舉例各種形式的電子標(biāo)簽舉例5.4 電子標(biāo)簽的封裝1.卡片狀電子標(biāo)簽 第二代身份證、城市一卡通和門禁卡都屬于這種形式的電子標(biāo)簽第二代身份證、城市一卡通和門禁卡都屬于這種形式的電子標(biāo)簽。門禁系統(tǒng)是門禁系統(tǒng)是RFIDRFID最早的商業(yè)應(yīng)用之一。最早的商業(yè)應(yīng)用之一。如圖如圖，第二代身份證內(nèi)含有，第二代身

52、份證內(nèi)含有RFIDRFID芯片，其工作頻率是芯片，其工作頻率是13.5613.56MHzMHz，可以采用讀卡器，可以采用讀卡器讀取身份證芯片內(nèi)所存儲(chǔ)的讀取身份證芯片內(nèi)所存儲(chǔ)的姓名、地址和照片等信息。姓名、地址和照片等信息。銀行卡也可以采用射頻識(shí)別卡。目前，我國(guó)正在推進(jìn)銀行卡銀行卡也可以采用射頻識(shí)別卡。目前，我國(guó)正在推進(jìn)銀行卡的升級(jí)換代，采用射頻識(shí)別卡替代傳統(tǒng)磁卡，且可以與城市的升級(jí)換代，采用射頻識(shí)別卡替代傳統(tǒng)磁卡，且可以與城市一卡通進(jìn)行集成。一卡通進(jìn)行集成。 5.4 電子標(biāo)簽的封裝2.標(biāo)簽類電子標(biāo)簽 有條狀、盤狀、鑰匙扣狀和手表狀等，可以用于物品識(shí)別和電子有條狀、盤狀、鑰匙扣狀和手表狀等，可以

53、用于物品識(shí)別和電子計(jì)費(fèi)等，如航空用行李標(biāo)簽、托盤用標(biāo)簽等。計(jì)費(fèi)等，如航空用行李標(biāo)簽、托盤用標(biāo)簽等。其特點(diǎn)是攜帶方便。其特點(diǎn)是攜帶方便。有些標(biāo)簽類電子標(biāo)簽還具有粘貼功能有些標(biāo)簽類電子標(biāo)簽還具有粘貼功能 如圖如圖，薄膜和一層紙膠合在，薄膜和一層紙膠合在一起，背面涂上粘膠劑，這一起，背面涂上粘膠劑，這樣電子標(biāo)簽就很容易粘貼到樣電子標(biāo)簽就很容易粘貼到被識(shí)別的物體上。被識(shí)別的物體上。 5.4 電子標(biāo)簽的封裝3.植入式電子標(biāo)簽 這種標(biāo)簽體積很小，例如將電子標(biāo)簽做成動(dòng)物跟蹤標(biāo)簽，其直徑這種標(biāo)簽體積很小，例如將電子標(biāo)簽做成動(dòng)物跟蹤標(biāo)簽，其直徑比鉛筆芯還小，可以嵌入到動(dòng)物的皮膚下。比鉛筆芯還小，可以嵌入到動(dòng)物的

54、皮膚下。 將被動(dòng)式的將被動(dòng)式的RFIDRFID電子標(biāo)簽植入到動(dòng)物皮下的方式，稱為電子標(biāo)簽植入到動(dòng)物皮下的方式，稱為“芯片植芯片植入入”，這種方式近年來得到了，這種方式近年來得到了廣泛應(yīng)用廣泛應(yīng)用，可用來，可用來進(jìn)行信息管理。進(jìn)行信息管理。 標(biāo)簽標(biāo)簽的封裝尺寸主要取決于天線的尺寸和供電情況等。的封裝尺寸主要取決于天線的尺寸和供電情況等。 如果電子標(biāo)簽的尺寸小，則它的適用范圍寬，不論物品大小都能如果電子標(biāo)簽的尺寸小，則它的適用范圍寬，不論物品大小都能 進(jìn)行設(shè)置。如果電子標(biāo)簽設(shè)計(jì)得較大，則可加大天線的尺寸，提高進(jìn)行設(shè)置。如果電子標(biāo)簽設(shè)計(jì)得較大，則可加大天線的尺寸，提高 電子標(biāo)簽識(shí)讀率。電子標(biāo)簽識(shí)讀率

55、。5.5 典型電子標(biāo)簽（S50卡） n以應(yīng)用非常廣泛的以應(yīng)用非常廣泛的Mifare standardMifare standard卡（型號(hào)為卡（型號(hào)為Mifare S50Mifare S50，簡(jiǎn)，簡(jiǎn)稱稱S50S50卡）為例進(jìn)行介紹?？ǎ槔M(jìn)行介紹。nMifare standardMifare standard卡與讀寫器之間的工作距離小于卡與讀寫器之間的工作距離小于100100mmmm，數(shù)據(jù)傳，數(shù)據(jù)傳輸率為輸率為106106kb/skb/s，完成一次讀卡時(shí)間可小于，完成一次讀卡時(shí)間可小于0.10.1s s，工作頻率為，工作頻率為13.5613.56MHzMHz，具有可靠性高、防碰撞能力強(qiáng)、一卡

56、多用、安全性能，具有可靠性高、防碰撞能力強(qiáng)、一卡多用、安全性能好等特點(diǎn)。好等特點(diǎn)。nMifare S50Mifare S50整個(gè)電路（除線圈外）都集成在一個(gè)芯片內(nèi)，其內(nèi)部整個(gè)電路（除線圈外）都集成在一個(gè)芯片內(nèi)，其內(nèi)部邏輯邏輯框圖如下圖所框圖如下圖所示，芯片電路可以分為射頻接口電路和數(shù)字模示，芯片電路可以分為射頻接口電路和數(shù)字模塊。塊。5.5 典型電子標(biāo)簽（S50卡）n內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作過程 5.5 典型電子標(biāo)簽（S50卡） Mifare S50Mifare S50整個(gè)電路（除線圈外）都集成在一個(gè)芯片內(nèi)，芯片電路整個(gè)電路（除線圈外）都集成在一個(gè)芯片內(nèi)，芯片電路 可以分為射頻接口電路和數(shù)字模塊?？梢苑?/p>

57、為射頻接口電路和數(shù)字模塊。 1.射頻接口模塊 由整流器、電壓調(diào)節(jié)器、上電復(fù)位（由整流器、電壓調(diào)節(jié)器、上電復(fù)位（PORPOR）模塊、時(shí)鐘產(chǎn)生器、調(diào)）模塊、時(shí)鐘產(chǎn)生器、調(diào) 制器以及解調(diào)器等部分組成。主要有以下功能：制器以及解調(diào)器等部分組成。主要有以下功能： (1)(1)為芯片內(nèi)部各部分電路提供工作時(shí)所需能量；為芯片內(nèi)部各部分電路提供工作時(shí)所需能量； (2)(2)提供提供PORPOR信號(hào)，使各部分電路同步啟動(dòng)工作；信號(hào)，使各部分電路同步啟動(dòng)工作； (3)(3)從載波中提取電路正常工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)；從載波中提取電路正常工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)； (4)(4)將載波上的指令數(shù)據(jù)解調(diào)出來供數(shù)字電路模塊處理

58、以及對(duì)待發(fā)將載波上的指令數(shù)據(jù)解調(diào)出來供數(shù)字電路模塊處理以及對(duì)待發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制。送的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制。5.5 典型電子標(biāo)簽（S50卡）2. 數(shù)字電路模塊 ATRATR模塊：當(dāng)接收到讀寫器的模塊：當(dāng)接收到讀寫器的RequestRequest命令后，芯片啟動(dòng)該模塊建立命令后，芯片啟動(dòng)該模塊建立與讀寫器的通信；與讀寫器的通信； AntiCollisionAntiCollision模塊：當(dāng)多個(gè)電子標(biāo)簽同時(shí)位于讀寫器天線工作范模塊：當(dāng)多個(gè)電子標(biāo)簽同時(shí)位于讀寫器天線工作范圍內(nèi)時(shí)，此模塊根據(jù)電子標(biāo)簽的序列號(hào)選擇其中一個(gè)電子標(biāo)簽；圍內(nèi)時(shí)，此模塊根據(jù)電子標(biāo)簽的序列號(hào)選擇其中一個(gè)電子標(biāo)簽； Authenticati

59、on & Access ControlAuthentication & Access Control模塊：確認(rèn)電子標(biāo)簽被選中后，模塊：確認(rèn)電子標(biāo)簽被選中后，此模塊進(jìn)行讀寫器與電子標(biāo)簽之間的相互認(rèn)證，只有通過相互認(rèn)此模塊進(jìn)行讀寫器與電子標(biāo)簽之間的相互認(rèn)證，只有通過相互認(rèn)證，才能進(jìn)行進(jìn)一步操作；證，才能進(jìn)行進(jìn)一步操作； Control & Arithmetic UnitControl & Arithmetic Unit模塊：此模塊是芯片的控制中心，是模塊：此模塊是芯片的控制中心，是中央處理器單元；中央處理器單元； RAMRAM：配合：配合Control &

60、Arithmetic UnitControl & Arithmetic Unit將運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行暫時(shí)存儲(chǔ)；將運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行暫時(shí)存儲(chǔ)；動(dòng)態(tài)存取動(dòng)態(tài)存取EEPROMEEPROM中的數(shù)據(jù)供中的數(shù)據(jù)供Control & Arithmetic UnitControl & Arithmetic Unit操作使操作使用；用； ROMROM：固化電子標(biāo)簽所需要的程序指令；：固化電子標(biāo)簽所需要的程序指令； EEPROMEEPROM：EEPROMEEPROM存儲(chǔ)器，用于存放用戶數(shù)據(jù)，可讀可寫；存儲(chǔ)器，用于存放用戶數(shù)據(jù)，可讀可寫； EEPROM InterfaceEEPROM Interface：訪問：訪問EEPROMEEPROM存儲(chǔ)器的控制接口。存儲(chǔ)器的控制接口。