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浅谈RFID射频识别系统组成及工作原理

2019-04-03 16:08:31
浅谈RFID射频识别系统组成及工作原理
一、什么是射频识别?

射频识别(RFID)是一种无线通信技术,可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。目前RFID技术广泛应用于图书馆、物流仓储、资产管理、人员管理、零售等领域。

、射频识别系统组成及工作原理

1、射频识别系统组成

射频识别系统主要由三部分组成:标签、阅读器、天线。此外,还需要专门的应用系统对阅读器识别做相应处理。
RFID系统组成
图1 RFID系统组成

1)标签:电子标签或称射频标签、应答器,由芯片及内置天线组成。芯片内保存有一定格式的电子数据,作为待识别物品的标识性信息,是射频识别系统的数据载体。内置天线用于和射频天线间进行通信。

2)阅读器:读取或读/写电子标签信息的设备,主要任务是控制射频模块向标签发射读取信号,并接收标签的应答,对标签的对象标识信息进行解码,将对象标识信息连带标签上其它相关信息传输到主机以供处理。

3)天线:标签与阅读器之间传输数据的发射、接收装置。

2、射频识别系统运行原理

电子标签进入天线磁场后,如果接收到阅读器发出的特殊射频信号,就能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(无源标签),或者主动发送某一频率的信号(有源标签),阅读器读取信息并解码后,送至中央信息系统进行有关数据处理。
阅读器获得读写指令
图2 阅读器获得读写指令


阅读器射频调制器将信号发送到天线
图3 阅读器射频调制器将信号发送到天线


天线询问标签
图4 天线询问标签


天线将获得的标签信息回传
图5 天线将获得的标签信息回传

此外,按照读写器与标签之间射频信号的耦合方式,可以把它们之间的通信分为:电感耦合和电磁反向散射耦合。

1)电感耦合:依据电磁感应定律,通过空间高频交变磁场实现耦合。电感耦合方式一般适合于中、低频工作的近距离RFID系统。

2)电磁反向散射耦合:依据电磁波的空间传播规律,发射出去的电磁波碰到目标后发生反射,从而携带回相应的目标信息。电磁反向散射耦合方式一般适合于高频、微波工作的远距离RFID系统。

两种耦合方式对比

图6 两种耦合方式对比


通俗的理解,电感耦合这种模式主要应用在低频(LF)、中频(HF)波段,由于低频RFID系统的波长更长,能量相对较弱,因此主要依赖近距离的感应来读取信息。电磁反向散射耦合主要应用在高频(HF)、超高频(UHF)波段,由于高频率的波长较短,能量较高。因此,阅读器天线可以向标签辐射电磁波,部分电磁波经标签调制后反射回阅读器天线,经解码以后发送到中央信息系统接收处理。
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