第-02-章--RFID系统组件原理讲课教案.ppt

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1、第-02-章-RFID系统组件原理一、标签一、标签n智能卡与电子标签智能卡与电子标签n电子标签的主要类别电子标签的主要类别n电子标签的组成电子标签的组成n电子标签的封装电子标签的封装n电子标签的问题电子标签的问题n电子标签的趋势电子标签的趋势1智能卡与电子标签智能卡与电子标签读卡器读卡器银行磁卡银行磁卡智能卡（智能卡（IC或电子标签）或电子标签）身份证（电子标签）身份证（电子标签）n磁卡的信息均保存在磁条的三条磁道中，前两条磁道为只读磁道，第磁卡的信息均保存在磁条的三条磁道中，前两条磁道为只读磁道，第三条磁道为读写磁道；只有与读卡设备接触才能读取信息。三条磁道为读写磁道；只有与读卡设备接触才能

2、读取信息。n智能卡又称为集成电路卡（智能卡又称为集成电路卡（IC卡），内部带有微处理器和存储单元等部卡），内部带有微处理器和存储单元等部件。件。IC卡的芯片具有写入和存储数据的能力，卡的芯片具有写入和存储数据的能力，IC卡存储器中的内容可以卡存储器中的内容可以根据需要有条件地供外部读取，或供内部信息处理和判定之用。根据需要有条件地供外部读取，或供内部信息处理和判定之用。nIC卡是超大规模集成电路技术、计算机技术以及信息安全技术等发展卡是超大规模集成电路技术、计算机技术以及信息安全技术等发展结合的产物，它将集成电路芯片镶嵌于塑料基片的指定位置上，可保存、结合的产物，它将集成电路芯片镶嵌于塑料基片

3、的指定位置上，可保存、读取和修改芯片上的信息。读取和修改芯片上的信息。n按照与外界数据传送的形式来分，按照与外界数据传送的形式来分，IC卡分为接触式和非接触式两种卡分为接触式和非接触式两种。n接触式接触式IC卡接口设备总体结构框图如上图所示，芯片金属触点暴露在外，该触点直接接入卡接口设备总体结构框图如上图所示，芯片金属触点暴露在外，该触点直接接入IC卡接口设备的卡接口设备的IC卡适配器插座，实现与卡适配器插座，实现与IC卡中的集成电路进行信息处理和交互。卡中的集成电路进行信息处理和交互。1 智能卡与电子标签智能卡与电子标签1）接触式IC卡 2）非接触式IC卡 非接触式非接触式ICIC卡的芯片全

4、部封于卡内，无暴露部分。此外，在卡内还嵌有一个微型天线，以卡的芯片全部封于卡内，无暴露部分。此外，在卡内还嵌有一个微型天线，以便嵌入的芯片与读卡器之间非接触的相互通信。它通过无线电波或电磁场感应来交换信息，成功便嵌入的芯片与读卡器之间非接触的相互通信。它通过无线电波或电磁场感应来交换信息，成功地将地将射频识别技术和射频识别技术和ICIC技术结合起来，解决了无源（卡中无电源）和非接触这两大难题，是电子技术结合起来，解决了无源（卡中无电源）和非接触这两大难题，是电子器件领域的一重大突破。器件领域的一重大突破。非接触式非接触式ICIC卡中存储的信息，通过无线数据通信可被自动采集到系统中。卡中存储的信

5、息，通过无线数据通信可被自动采集到系统中。与接触式与接触式ICIC卡比较，非接触式卡比较，非接触式ICIC卡具有以下优点：卡具有以下优点：n可靠性高：可靠性高：它与读写器之间无机械接触，避免了由于接触读写而产生的各种故障，如接触它与读写器之间无机械接触，避免了由于接触读写而产生的各种故障，如接触不良、粗暴插卡、芯片脱落、被击穿、弯曲损坏等。不良、粗暴插卡、芯片脱落、被击穿、弯曲损坏等。n操作方便、迅速：操作方便、迅速：由于非接触通信，读写器在由于非接触通信，读写器在1010cmcm范围内可以对卡片操作，非常方便用户范围内可以对卡片操作，非常方便用户的使用且能提高效率。的使用且能提高效率。n防碰

6、撞防碰撞：非接触卡中有快速防碰撞机制，能防止卡片之间出现数据干扰，因此可以对多张非接触卡中有快速防碰撞机制，能防止卡片之间出现数据干扰，因此可以对多张卡进行并行处理，提高系统速度。卡进行并行处理，提高系统速度。n可以适合于多种应用可以适合于多种应用：该卡的存储结构特点使它能够实现一卡多用，通过密码和访问条件该卡的存储结构特点使它能够实现一卡多用，通过密码和访问条件的设定，就能应用于不同的系统。的设定，就能应用于不同的系统。n加密性能好：加密性能好：非接触式非接触式ICIC卡的序列号是唯一的，由制造厂家固化而不可更改。卡中各扇区卡的序列号是唯一的，由制造厂家固化而不可更改。卡中各扇区都有自己的操

7、作密码和访问条件，卡与读写器之间采用双向验证机制，而且通信过程中所有都有自己的操作密码和访问条件，卡与读写器之间采用双向验证机制，而且通信过程中所有数据都加密，所以它很适合电子钱包、公路自动收费系统和公交自动售票系统等应用。数据都加密，所以它很适合电子钱包、公路自动收费系统和公交自动售票系统等应用。1 智能卡与电子标签智能卡与电子标签2）非接触式IC卡 非接触式非接触式ICIC卡的芯片全部封于卡内，无暴露部分。此外，在卡内还嵌有一个微型天线，以卡的芯片全部封于卡内，无暴露部分。此外，在卡内还嵌有一个微型天线，以便嵌入的芯片与读卡器之间非接触的相互通信。它通过无线电波或电磁场感应来交换信息，成功

8、便嵌入的芯片与读卡器之间非接触的相互通信。它通过无线电波或电磁场感应来交换信息，成功地将地将射频识别技术和射频识别技术和ICIC技术结合起来，解决了无源（卡中无电源）和非接触这两大难题，是电子技术结合起来，解决了无源（卡中无电源）和非接触这两大难题，是电子器件领域的一重大突破。器件领域的一重大突破。非接触式非接触式ICIC卡中存储的信息，通过无线数据通信可被自动采集到系统中。卡中存储的信息，通过无线数据通信可被自动采集到系统中。与接触式与接触式ICIC卡比较，非接触式卡比较，非接触式ICIC卡具有以下优点：卡具有以下优点：n可靠性高：可靠性高：它与读写器之间无机械接触，避免了由于接触读写而产生

9、的各种故障，如接触它与读写器之间无机械接触，避免了由于接触读写而产生的各种故障，如接触不良、粗暴插卡、芯片脱落、被击穿、弯曲损坏等。不良、粗暴插卡、芯片脱落、被击穿、弯曲损坏等。n操作方便、迅速：操作方便、迅速：由于非接触通信，读写器在由于非接触通信，读写器在1010cmcm范围内可以对卡片操作，非常方便用户范围内可以对卡片操作，非常方便用户的使用且能提高效率。的使用且能提高效率。n防碰撞防碰撞：非接触卡中有快速防碰撞机制，能防止卡片之间出现数据干扰，因此可以对多张：非接触卡中有快速防碰撞机制，能防止卡片之间出现数据干扰，因此可以对多张卡进行并行处理，提高系统速度。卡进行并行处理，提高系统速度

10、。n可以适合于多种应用可以适合于多种应用：该卡的存储结构特点使它能够实现一卡多用，通过密码和访问条件：该卡的存储结构特点使它能够实现一卡多用，通过密码和访问条件的设定，就能应用于不同的系统。的设定，就能应用于不同的系统。n加密性能好：加密性能好：非接触式非接触式ICIC卡的序列号是唯一的，由制造厂家固化而不可更改。卡中各扇区卡的序列号是唯一的，由制造厂家固化而不可更改。卡中各扇区都有自己的操作密码和访问条件，卡与读写器之间采用双向验证机制，而且通信过程中所有都有自己的操作密码和访问条件，卡与读写器之间采用双向验证机制，而且通信过程中所有数据都加密，所以它很适合电子钱包、公路自动收费系统和公交自

11、动售票系统等应用。数据都加密，所以它很适合电子钱包、公路自动收费系统和公交自动售票系统等应用。3）电子标签 非接触式非接触式ICIC卡是一种典型的电子标签。若改变非接触式卡是一种典型的电子标签。若改变非接触式ICIC卡封装形式，则可呈现形式多样卡封装形式，则可呈现形式多样的外观（如线状标签、纸状标签、纽扣状标签、钉状标签或环状标签等），统称为射频电子标签。的外观（如线状标签、纸状标签、纽扣状标签、钉状标签或环状标签等），统称为射频电子标签。电子标签内部芯片主要有两类。电子标签内部芯片主要有两类。1 智能卡与电子标签智能卡与电子标签 n没有微处理器单元，由地址和安全逻辑没有微处理器单元，由地址和

12、安全逻辑单元进行数据处理和访存操作。存储器单元进行数据处理和访存操作。存储器包含有电可擦写可编程只读存储器包含有电可擦写可编程只读存储器（EEPROMEEPROM）和只读存储器（）和只读存储器（ROMROM）。电子）。电子标签接收到的高频调制信号，在高频接标签接收到的高频调制信号，在高频接口进行解调后经地址和安全逻辑单元进口进行解调后经地址和安全逻辑单元进一步处理，或者进行访问存储器的操作一步处理，或者进行访问存储器的操作。存储器标签存储器标签单片机单片机CPUEPROM RAMCOS微处理器标签微处理器标签nCOSCOS用来控制命令序列、文件管理及执行加密算法等。如果收到有效命令，则用来控制

13、命令序列、文件管理及执行加密算法等。如果收到有效命令，则执行与此应用命令有关的程序代码；如果需要访问执行与此应用命令有关的程序代码；如果需要访问EEPROMEEPROM中的应用数据，则由中的应用数据，则由文件管理系统和存储器专门执行。文件管理系统和存储器专门执行。nCPUCPU卡的卡的CPUCPU一般为一般为8031/518031/51系列单片机的内核，也有采用其他内核的。这种卡系列单片机的内核，也有采用其他内核的。这种卡进行密码校验时，密码是不以明文出现在通信线上。进行密码校验时，密码是不以明文出现在通信线上。CPUCPU卡适用于保密性要求高卡适用于保密性要求高的场合，如金融卡、军事密令卡等

14、。的场合，如金融卡、军事密令卡等。n国际上比较著名的国际上比较著名的CPUCPU卡提供商有卡提供商有GemplusGemplus、G&DG&D、SchlumbergerSchlumberger等。等。电子标签具有多种不同的设计、形状大小和工作频率，取决于标签所附电子标签具有多种不同的设计、形状大小和工作频率，取决于标签所附着物体的物理属性和特定的应用场合。着物体的物理属性和特定的应用场合。按工作方式按工作方式n主动式电子标签：主动式电子标签：自身具有内部电源供应器，用以供应芯片所需电能以产生对外的信号。一般自身具有内部电源供应器，用以供应芯片所需电能以产生对外的信号。一般来说，主动式标签读取距

15、离比较长，可以达到几十米甚至上百米，但是存在寿命有限、体积较大来说，主动式标签读取距离比较长，可以达到几十米甚至上百米，但是存在寿命有限、体积较大以及成本较高等缺陷。有源标签一般在集装箱的电子标签中应用比较多。以及成本较高等缺陷。有源标签一般在集装箱的电子标签中应用比较多。n被动式电子标签：被动式电子标签：内部没有供电电源。当无源电子标签进入读写器的工作区域后，受到读写器内部没有供电电源。当无源电子标签进入读写器的工作区域后，受到读写器发出射频信号的激励，前提是要求电子标签与读写器在一定的距离内，读写器能提供电子标签足发出射频信号的激励，前提是要求电子标签与读写器在一定的距离内，读写器能提供电

16、子标签足够的射频场强，从而保证标签进入正常工作状态。由于被动式标签具有价格低廉，体积小巧，无够的射频场强，从而保证标签进入正常工作状态。由于被动式标签具有价格低廉，体积小巧，无须电源的优点，目前市场的须电源的优点，目前市场的RFIDRFID标签主要是被动式的。标签主要是被动式的。2 电子标签的主要类别电子标签的主要类别规规 格格主主动动式式标签标签被被动动式式标签标签能量来源能量来源自身自身电电源供源供电电通通过电过电磁感磁感应获应获取取工作距离工作距离可达可达100 m可达可达35 m，一般，一般为为1040 cm信号信号强强度要求度要求低低高高价格价格高高低低工作寿命工作寿命24年年更更长

17、长存存储储容量容量16 KB以上以上通常小于通常小于128 B电子标签具有多种不同的设计、形状大小和工作频率，取决于标签所附电子标签具有多种不同的设计、形状大小和工作频率，取决于标签所附着物体的物理属性和特定的应用场合。着物体的物理属性和特定的应用场合。按工作方式按工作方式n主动式电子标签：主动式电子标签：自身具有内部电源供应器，用以供应芯片所需电能以产生对外的信号。一般自身具有内部电源供应器，用以供应芯片所需电能以产生对外的信号。一般来说，主动式标签读取距离比较长，可以达到几十米甚至上百米，但是存在寿命有限、体积较大来说，主动式标签读取距离比较长，可以达到几十米甚至上百米，但是存在寿命有限、

18、体积较大以及成本较高等缺陷。有源标签一般在集装箱的电子标签中应用比较多。以及成本较高等缺陷。有源标签一般在集装箱的电子标签中应用比较多。n被动式电子标签：被动式电子标签：内部没有供电电源。当无源电子标签进入读写器的工作区域后，受到读写器内部没有供电电源。当无源电子标签进入读写器的工作区域后，受到读写器发出射频信号的激励，前提是要求电子标签与读写器在一定的距离内，读写器能提供电子标签足发出射频信号的激励，前提是要求电子标签与读写器在一定的距离内，读写器能提供电子标签足够的射频场强，从而保证标签进入正常工作状态。由于被动式标签具有价格低廉，体积小巧，无够的射频场强，从而保证标签进入正常工作状态。由

19、于被动式标签具有价格低廉，体积小巧，无须电源的优点，目前市场的须电源的优点，目前市场的RFIDRFID标签主要是被动式的。标签主要是被动式的。按读写方式按读写方式n只读标签：只读标签：它的内部通常只有只读存储器（它的内部通常只有只读存储器（ROMROM）来存储标识信息（）来存储标识信息（IDID），且），且EPCEPC是在制造过程是在制造过程中写入的，此后不可更改。只读电子标签也可用来做成电子防盗器的标签，甚至可以没有中写入的，此后不可更改。只读电子标签也可用来做成电子防盗器的标签，甚至可以没有IDID号，号，它们在通过读写器的时候，能被读写器监测到。它们在通过读写器的时候，能被读写器监测到。

20、n一次写入只读标签：一次写入只读标签：标签内部只有标签内部只有ROMROM和和RAMRAM。ROMROM用于存储系统程序和安全性要求高的数据，它用于存储系统程序和安全性要求高的数据，它与内部的处理器或逻辑处理单元共同完成内部的操作控制功能。只读电子标签的与内部的处理器或逻辑处理单元共同完成内部的操作控制功能。只读电子标签的ROMROM中还存储了标中还存储了标签的标识信息（签的标识信息（IDID）,这些信息在标签制造过程中由制造商写入，也可以由用户自己写入，但是一这些信息在标签制造过程中由制造商写入，也可以由用户自己写入，但是一旦写入之后就不能修改了。旦写入之后就不能修改了。n读写标签读写标签：

21、一种非常灵活的标签，用户可以对标签的存储器进行读写操作。它的内部含有可编一种非常灵活的标签，用户可以对标签的存储器进行读写操作。它的内部含有可编程记忆存储器，这种存储器除了有存储信息的功能外，还可以在适当的条件下由用户写入数据。程记忆存储器，这种存储器除了有存储信息的功能外，还可以在适当的条件下由用户写入数据。例，例，EEPROMEEPROM就是比较常见的一种，这种存储器可以在加电的情况下，实现对原来数据的擦除和数就是比较常见的一种，这种存储器可以在加电的情况下，实现对原来数据的擦除和数据的重新写入。据的重新写入。n含有片上传感器的可读写电子标签：含有片上传感器的可读写电子标签：标签包含有一个

22、片上传感器，用户可以用来记录参数（如标签包含有一个片上传感器，用户可以用来记录参数（如温度、压力、加速度等），并将其写入标签存储器（通常是可编程记忆存储器，如温度、压力、加速度等），并将其写入标签存储器（通常是可编程记忆存储器，如EEPROMEEPROM）。因）。因为这种标签的工作环境并不在读写器的工作范围之内，因此必须是主动式或者半主动式。为这种标签的工作环境并不在读写器的工作范围之内，因此必须是主动式或者半主动式。n含有收发信机的可读写电子标签：含有收发信机的可读写电子标签：标签类似于一个小的发射接收系统，可以和其他标签或器件标签类似于一个小的发射接收系统，可以和其他标签或器件进行数据通信

23、，而无须读写器的参与，并可以把相关信息通过可编程的方式写入到自身的可编程进行数据通信，而无须读写器的参与，并可以把相关信息通过可编程的方式写入到自身的可编程存储器中，它们通常是主动式的。电子标签的存储器除了可读写性，其容量大小也是一个重要参存储器中，它们通常是主动式的。电子标签的存储器除了可读写性，其容量大小也是一个重要参数。电子标签的数据存储容量一般限定在数。电子标签的数据存储容量一般限定在2 2KbitKbit以内。典型数据容量指标有以内。典型数据容量指标有1Kbit1Kbit、128128bitbit、6464bitbit等。标签信息容量的大小，决定着标签是否可以一段时间内离开后台数据库

24、独立工作。实等。标签信息容量的大小，决定着标签是否可以一段时间内离开后台数据库独立工作。实际中，现场有时无法与数据库联机，这时必须加大电子标签的内存量，一般来说，内存越大独立际中，现场有时无法与数据库联机，这时必须加大电子标签的内存量，一般来说，内存越大独立工作时间越长。工作时间越长。2 电子标签的主要类别电子标签的主要类别按读写方式按读写方式n只读标签：只读标签：它的内部通常只有只读存储器（它的内部通常只有只读存储器（ROMROM）来存储标识信息（）来存储标识信息（IDID），且），且EPCEPC是在制造过程是在制造过程中写入的，此后不可更改。只读电子标签也可用来做成电子防盗器的标签，甚至可

25、以没有中写入的，此后不可更改。只读电子标签也可用来做成电子防盗器的标签，甚至可以没有IDID号，号，它们在通过读写器的时候，能被读写器监测到。它们在通过读写器的时候，能被读写器监测到。n一次写入只读标签：一次写入只读标签：标签内部只有标签内部只有ROMROM和和RAMRAM。ROMROM用于存储系统程序和安全性要求高的数据，它用于存储系统程序和安全性要求高的数据，它与内部的处理器或逻辑处理单元共同完成内部的操作控制功能。只读电子标签的与内部的处理器或逻辑处理单元共同完成内部的操作控制功能。只读电子标签的ROMROM中还存储了标中还存储了标签的标识信息（签的标识信息（IDID）,这些信息在标签制

26、造过程中由制造商写入，也可以由用户自己写入，但是一这些信息在标签制造过程中由制造商写入，也可以由用户自己写入，但是一旦写入之后就不能修改了。旦写入之后就不能修改了。n读写标签读写标签：一种非常灵活的标签，用户可以对标签的存储器进行读写操作。它的内部含有可编：一种非常灵活的标签，用户可以对标签的存储器进行读写操作。它的内部含有可编程记忆存储器，这种存储器除了有存储信息的功能外，还可以在适当的条件下由用户写入数据。程记忆存储器，这种存储器除了有存储信息的功能外，还可以在适当的条件下由用户写入数据。例，例，EEPROMEEPROM就是比较常见的一种，这种存储器可以在加电的情况下，实现对原来数据的擦除

27、和数就是比较常见的一种，这种存储器可以在加电的情况下，实现对原来数据的擦除和数据的重新写入。据的重新写入。n含有片上传感器的可读写电子标签：含有片上传感器的可读写电子标签：标签包含有一个片上传感器，用户可以用来记录参数（如标签包含有一个片上传感器，用户可以用来记录参数（如温度、压力、加速度等），并将其写入标签存储器（通常是可编程记忆存储器，如温度、压力、加速度等），并将其写入标签存储器（通常是可编程记忆存储器，如EEPROMEEPROM）。因）。因为这种标签的工作环境并不在读写器的工作范围之内，因此必须是主动式或者半主动式。为这种标签的工作环境并不在读写器的工作范围之内，因此必须是主动式或者半

28、主动式。n含有收发信机的可读写电子标签：含有收发信机的可读写电子标签：标签类似于一个小的发射接收系统，可以和其他标签或器件标签类似于一个小的发射接收系统，可以和其他标签或器件进行数据通信，而无须读写器的参与，并可以把相关信息通过可编程的方式写入到自身的可编程进行数据通信，而无须读写器的参与，并可以把相关信息通过可编程的方式写入到自身的可编程存储器中，它们通常是主动式的。电子标签的存储器除了可读写性，其容量大小也是一个重要参存储器中，它们通常是主动式的。电子标签的存储器除了可读写性，其容量大小也是一个重要参数。电子标签的数据存储容量一般限定在数。电子标签的数据存储容量一般限定在2 2KbitKb

29、it以内。典型数据容量指标有以内。典型数据容量指标有1Kbit1Kbit、128128bitbit、6464bitbit等。标签信息容量的大小，决定着标签是否可以一段时间内离开后台数据库独立工作。实等。标签信息容量的大小，决定着标签是否可以一段时间内离开后台数据库独立工作。实际中，现场有时无法与数据库联机，这时必须加大电子标签的内存量，一般来说，内存越大独立际中，现场有时无法与数据库联机，这时必须加大电子标签的内存量，一般来说，内存越大独立工作时间越长。工作时间越长。按工作频率按工作频率n低频标签：低频标签：3030300300kHzkHz，高穿透、短距离传输，高穿透、短距离传输n高频标签：高

30、频标签：3 33030MHzMHz，低穿透、远距离传输，低穿透、远距离传输n超高频标签超高频标签：300300MHzMHz1 1GHzGHz，低穿透、远距离传输，低穿透、远距离传输n微波标签：微波标签：2.452.45GHzGHz以上，远距离传输以上，远距离传输n双频标签：双频标签：在双频系统中，发送数据和接收数据采用不同的工作频率。双频标签接收到来自读在双频系统中，发送数据和接收数据采用不同的工作频率。双频标签接收到来自读写器的激活信号后，发出唯一的加密识别无线信号写器的激活信号后，发出唯一的加密识别无线信号2 电子标签的主要类别电子标签的主要类别n读写器不断地产生低频编码电磁信号，经过高读

31、写器不断地产生低频编码电磁信号，经过高频调制后由天线发送出去，用来激活进入有效范频调制后由天线发送出去，用来激活进入有效范围的双频标签；同时读写器将接收天线接收的来围的双频标签；同时读写器将接收天线接收的来自双频标签的高频载波信号放大，再解调出有效自双频标签的高频载波信号放大，再解调出有效的数字信号，并将信号传给下一级系统。的数字信号，并将信号传给下一级系统。n综合利用低频与高频标签的优点使双频电子标综合利用低频与高频标签的优点使双频电子标签既具有很强的穿透性能，又能传输很远的距离，签既具有很强的穿透性能，又能传输很远的距离，能够广泛应用在动物识别、有导体材料干扰以及能够广泛应用在动物识别、有

32、导体材料干扰以及潮湿的环境中。潮湿的环境中。按工作频率按工作频率n低频标签：低频标签：3030300300kHzkHz，高穿透、短距离传输，高穿透、短距离传输n高频标签：高频标签：3 33030MHzMHz，低穿透、远距离传输，低穿透、远距离传输n超高频标签超高频标签：300300MHzMHz1 1GHzGHz，低穿透、远距离传输，低穿透、远距离传输n微波标签：微波标签：2.452.45GHzGHz以上，远距离传输以上，远距离传输n双频标签：双频标签：在双频系统中，发送数据和接收数据采用不同的工作频率。双频标签接收到来自读在双频系统中，发送数据和接收数据采用不同的工作频率。双频标签接收到来自读

33、写器的激活信号后，发出唯一的加密识别无线信号写器的激活信号后，发出唯一的加密识别无线信号3 电子标签的组成电子标签的组成电子标签主要由电子标签主要由天线天线和和芯片芯片两部分组成两部分组成。电子标签天线n线圈型天线：线圈型天线：低频标签低频标签 高频标签高频标签 n微带贴片天线：微带贴片天线：超高频标签超高频标签n偶极子天线偶极子天线：微波标签微波标签n偶极子天线由两段同样粗细和等长的直导线排成一条直线构成，信号从中间的两个端点馈入，偶极子天线由两段同样粗细和等长的直导线排成一条直线构成，信号从中间的两个端点馈入，在偶极子的两臂上将产生一定的电流分布，这种电流分布可以在天线周围空间激发起电磁场

34、。在偶极子的两臂上将产生一定的电流分布，这种电流分布可以在天线周围空间激发起电磁场。n微带贴片天线的辐射导体与微带贴片天线的辐射导体与金属地板的距离为几十分之金属地板的距离为几十分之一信号波长，假设辐射电场一信号波长，假设辐射电场沿导体的横向与纵向两个方沿导体的横向与纵向两个方向均没有变化，仅沿约半个向均没有变化，仅沿约半个波长的导体长度方向有变化，波长的导体长度方向有变化，因此微带贴片天线非常适用因此微带贴片天线非常适用于通信方向变化不大的于通信方向变化不大的RFIDRFID应用系统。应用系统。n微带贴片天线因为其馈电方微带贴片天线因为其馈电方式和极化制式的多样化以及式和极化制式的多样化以及

35、馈电网络、有源电路集成一馈电网络、有源电路集成一体化等特点已成为印刷天线体化等特点已成为印刷天线类的主角。类的主角。3 电子标签的组成电子标签的组成电子标签芯片电子标签芯片结构示意图电子标签芯片结构示意图n射频前端：射频前端：从标签天线吸收电流，整流稳压后供能量给芯片工作。从标签天线吸收电流，整流稳压后供能量给芯片工作。n微处理器或控制单元：微处理器或控制单元：用来对数字信号进行处理和运算，如对存储器用来对数字信号进行处理和运算，如对存储器的读写、加解密、防碰撞等操作等。的读写、加解密、防碰撞等操作等。n基带信号：基带信号：标签与读写器之间的数据是以标签与读写器之间的数据是以0 0、1 1两种

36、状态出现的，以电两种状态出现的，以电脉冲信号呈现的方波形式表示，其所占据的频带为直流或低频，称为基脉冲信号呈现的方波形式表示，其所占据的频带为直流或低频，称为基带信号，接触式带信号，接触式ICIC卡传输的就是这种信号。可采用卡传输的就是这种信号。可采用NRZNRZ（反向不归零）（反向不归零）编码、曼彻斯特（编码、曼彻斯特（ManchesterManchester）编码、单极归零（）编码、单极归零（UnipolarUnipolar）编码、米）编码、米勒（勒（MillerMiller）编码等。）编码等。n载波：载波：数字基带信号必须经过高频信号调制才能传输，该高频信号称数字基带信号必须经过高频信号

37、调制才能传输，该高频信号称之为载波。之为载波。n调制：调制：在发送端，将基带数字信号转换成高频信号的过程称为调制。在发送端，将基带数字信号转换成高频信号的过程称为调制。n解调：解调：在接收端，将高频信号转换成基带数字信号的过程称为解调。在接收端，将高频信号转换成基带数字信号的过程称为解调。n射频接口：射频接口：实现数据传输的电路称为射频接口，其结构随频率不同而实现数据传输的电路称为射频接口，其结构随频率不同而不同，读写器端与标签端密切相关。不同，读写器端与标签端密切相关。n射频前端：射频前端：从标签天线吸收电流，整流稳压后供能量给芯片工作。从标签天线吸收电流，整流稳压后供能量给芯片工作。n微处

38、理器或控制单元：微处理器或控制单元：用来对数字信号进行处理和运算，如对存储器用来对数字信号进行处理和运算，如对存储器的读写、加解密、防碰撞等操作等。的读写、加解密、防碰撞等操作等。n基带信号：基带信号：标签与读写器之间的数据是以标签与读写器之间的数据是以0 0、1 1两种状态出现的，以电两种状态出现的，以电脉冲信号呈现的方波形式表示，其所占据的频带为直流或低频，称为基脉冲信号呈现的方波形式表示，其所占据的频带为直流或低频，称为基带信号，接触式带信号，接触式ICIC卡传输的就是这种信号。可采用卡传输的就是这种信号。可采用NRZNRZ（反向不归零）（反向不归零）编码、曼彻斯特（编码、曼彻斯特（Ma

39、nchesterManchester）编码、单极归零（）编码、单极归零（UnipolarUnipolar）编码、米）编码、米勒（勒（MillerMiller）编码等。）编码等。n载波：载波：数字基带信号必须经过高频信号调制才能传输，该高频信号称数字基带信号必须经过高频信号调制才能传输，该高频信号称之为载波。之为载波。n调制：调制：在发送端，将基带数字信号转换成高频信号的过程称为调制。在发送端，将基带数字信号转换成高频信号的过程称为调制。n解调：解调：在接收端，将高频信号转换成基带数字信号的过程称为解调。在接收端，将高频信号转换成基带数字信号的过程称为解调。n射频接口：射频接口：实现数据传输的电

40、路称为射频接口，其结构随频率不同而实现数据传输的电路称为射频接口，其结构随频率不同而不同，读写器端与标签端密切相关。不同，读写器端与标签端密切相关。4 电子标签的封装电子标签的封装5 电子标签的问题电子标签的问题n性能：性能：电子标签通常容易受到金属或水等液体的影响，如果在标签和读写器之间存在金属物，电子标签通常容易受到金属或水等液体的影响，如果在标签和读写器之间存在金属物，那么无论采用什么工作频率都无法正常通信。这主要是由于磁场与无线电波均会被金属反射。那么无论采用什么工作频率都无法正常通信。这主要是由于磁场与无线电波均会被金属反射。对于超高频应用，若将电子标签贴在金属物品的表面或者液体物体

41、的表面时，由于电磁信号本对于超高频应用，若将电子标签贴在金属物品的表面或者液体物体的表面时，由于电磁信号本身的特点，可能会使得电子标签的电磁信息被液体吸收或者被金属反射，导致信号失真或者无身的特点，可能会使得电子标签的电磁信息被液体吸收或者被金属反射，导致信号失真或者无法接收到信号。另外，将多个电子标签紧贴在一起，则会产生信道工作频率的偏移，也会导致法接收到信号。另外，将多个电子标签紧贴在一起，则会产生信道工作频率的偏移，也会导致RFIDRFID标签无法正常读取。标签无法正常读取。n尺寸：尺寸：标签尺寸更小、性能更佳且封装材料更符合应用场景已成为目前特殊行业标签尺寸更小、性能更佳且封装材料更符

42、合应用场景已成为目前特殊行业RFIDRFID应用的发应用的发展趋势。随着标签尺寸的缩小，电子标签的天线以及芯片等关键部件的尺寸也需要相应减少。展趋势。随着标签尺寸的缩小，电子标签的天线以及芯片等关键部件的尺寸也需要相应减少。这对于这对于RFIDRFID天线的设计与标签的封装工艺来说，将是一个重要的挑战。天线的设计与标签的封装工艺来说，将是一个重要的挑战。n成本：成本：电子标签的成本问题，将会极大地影响和限制电子标签的成本问题，将会极大地影响和限制RFIDRFID的进一步推广和应用。电子标签的成的进一步推广和应用。电子标签的成本与本与RFIDRFID的应用层次、应用模式以及应用规模之间都具有极大

43、的相关性。的应用层次、应用模式以及应用规模之间都具有极大的相关性。n安全与隐私：安全与隐私：电子标签会涉及到个人隐私等信息安全问题。电子标签在物品购买和使用过程中，电子标签会涉及到个人隐私等信息安全问题。电子标签在物品购买和使用过程中，可能造成个人消费和其他隐私信息的暴露，这是可能造成个人消费和其他隐私信息的暴露，这是RFIDRFID普及之前必须克服的问题普及之前必须克服的问题n标准化：标准化：标准化是推动产品获得市场广泛接受的必要措施，但射频识别读写器与标签的技术仍标准化是推动产品获得市场广泛接受的必要措施，但射频识别读写器与标签的技术仍未见其标准统一。不同制造商所开发的标签通信协定，使用不

44、同的频率，且封包格式不一未见其标准统一。不同制造商所开发的标签通信协定，使用不同的频率，且封包格式不一 此外，标签上的芯片性能，存储器存储协议与天线设计约定等方面也都需要统一标准。此外，标签上的芯片性能，存储器存储协议与天线设计约定等方面也都需要统一标准。n性能：性能：电子标签通常容易受到金属或水等液体的影响，如果在标签和读写器之间存在金属物，电子标签通常容易受到金属或水等液体的影响，如果在标签和读写器之间存在金属物，那么无论采用什么工作频率都无法正常通信。这主要是由于磁场与无线电波均会被金属反射。那么无论采用什么工作频率都无法正常通信。这主要是由于磁场与无线电波均会被金属反射。对于超高频应用

45、，若将电子标签贴在金属物品的表面或者液体物体的表面时，由于电磁信号本对于超高频应用，若将电子标签贴在金属物品的表面或者液体物体的表面时，由于电磁信号本身的特点，可能会使得电子标签的电磁信息被液体吸收或者被金属反射，导致信号失真或者无身的特点，可能会使得电子标签的电磁信息被液体吸收或者被金属反射，导致信号失真或者无法接收到信号。另外，将多个电子标签紧贴在一起，则会产生信道工作频率的偏移，也会导致法接收到信号。另外，将多个电子标签紧贴在一起，则会产生信道工作频率的偏移，也会导致RFIDRFID标签无法正常读取。标签无法正常读取。n尺寸：尺寸：标签尺寸更小、性能更佳且封装材料更符合应用场景已成为目前

46、特殊行业标签尺寸更小、性能更佳且封装材料更符合应用场景已成为目前特殊行业RFIDRFID应用的发应用的发展趋势。随着标签尺寸的缩小，电子标签的天线以及芯片等关键部件的尺寸也需要相应减少。展趋势。随着标签尺寸的缩小，电子标签的天线以及芯片等关键部件的尺寸也需要相应减少。这对于这对于RFIDRFID天线的设计与标签的封装工艺来说，将是一个重要的挑战。天线的设计与标签的封装工艺来说，将是一个重要的挑战。n成本：成本：电子标签的成本问题，将会极大地影响和限制电子标签的成本问题，将会极大地影响和限制RFIDRFID的进一步推广和应用。电子标签的成的进一步推广和应用。电子标签的成本与本与RFIDRFID的

47、应用层次、应用模式以及应用规模之间都具有极大的相关性。的应用层次、应用模式以及应用规模之间都具有极大的相关性。n安全与隐私：安全与隐私：电子标签会涉及到个人隐私等信息安全问题。电子标签在物品购买和使用过程中，电子标签会涉及到个人隐私等信息安全问题。电子标签在物品购买和使用过程中，可能造成个人消费和其他隐私信息的暴露，这是可能造成个人消费和其他隐私信息的暴露，这是RFIDRFID普及之前必须克服的问题普及之前必须克服的问题n标准化：标准化：标准化是推动产品获得市场广泛接受的必要措施，但射频识别读写器与标签的技术仍标准化是推动产品获得市场广泛接受的必要措施，但射频识别读写器与标签的技术仍未见其标准

48、统一。不同制造商所开发的标签通信协定，使用不同的频率，且封包格式不一未见其标准统一。不同制造商所开发的标签通信协定，使用不同的频率，且封包格式不一 此外，标签上的芯片性能，存储器存储协议与天线设计约定等方面也都需要统一标准。此外，标签上的芯片性能，存储器存储协议与天线设计约定等方面也都需要统一标准。6 电子标签的趋势电子标签的趋势n成本更低：成本更低：成本的降低将进一步推动射频识别技术的应用成本的降低将进一步推动射频识别技术的应用n尺寸更小：尺寸更小：通常要求标签体积足够小，以应用于特殊场合通常要求标签体积足够小，以应用于特殊场合n距离更远：距离更远：无源射频识别系统的距离限制主要因为电磁波束

49、给标签能无源射频识别系统的距离限制主要因为电磁波束给标签能量的供应的限制。随着低功耗量的供应的限制。随着低功耗ICIC设计的发展，电子标签的工作电压将进设计的发展，电子标签的工作电压将进一步降低，功耗降低到小于一步降低，功耗降低到小于5 5WW甚至更低。标签需要的能量更小，电子甚至更低。标签需要的能量更小，电子标签的作用距离会进一步加大。标签的作用距离会进一步加大。n适合高速移动物体的识别：适合高速移动物体的识别：对于高速移动的物体，需提高电对于高速移动的物体，需提高电 子标签子标签和读写器之间的传输速率，以便高速物体的识别可以在短时间内完成，和读写器之间的传输速率，以便高速物体的识别可以在短

50、时间内完成，进一步缩短电子标签的处理时间。进一步缩短电子标签的处理时间。n更安全：更安全：对标签数据要进行严格的加密，对通信过程也要进行加密，对标签数据要进行严格的加密，对通信过程也要进行加密，这就需要智能性更强、加密特性更完善的电子标签，防止信息未经授权这就需要智能性更强、加密特性更完善的电子标签，防止信息未经授权就被获取。就被获取。n成本更低：成本更低：成本的降低将进一步推动射频识别技术的应用成本的降低将进一步推动射频识别技术的应用n尺寸更小：尺寸更小：通常要求标签体积足够小，以应用于特殊场合通常要求标签体积足够小，以应用于特殊场合n距离更远：距离更远：无源射频识别系统的距离限制主要因为电