射频识别技术原理以及RFID系统组成介绍

1、射频识别原理

RFID射频识别是一种非接触自动识别技术，其基本原理是电磁理论。通过射频信号自动识别目标对象并收集相关数据，能够在各种恶劣环境下工作，而无需手动干预。RFID技术可以识别高速运动的物体，同时识别多个标签，长达几十米的识别距离。RFID自动识别技术是一项突破性技术。第一，它可以识别一个非常具体的物体，而不是像条形码一样只能识别一种物体。其次，可以使用射频通过外部材料读取数据，条形码必须用激光读取信息。第三，条形码一次只能读取一个，而多个对象可以同时读取。另外，存储的信息量也很大。

2、RFID系统组成

最基本的RFID系统由三部分组成：电子标签、RFID设备和后台管理系统。
1)电子标签：电子标签包括电子芯片和标签天线，天线在标签和RFID设备之间传递射频信号，电子芯片存储物体的数据，天线用于发送和接收无线电波。
电子标签根据供电方式分为无源电子标签、有源电子标签和半有源电子标签。
无源电子标签：标签内部没有电池，工作能量必须由读取器释放的电磁场提供，重量轻，体积小，寿命长，成本低，可以采用各种非金属封装材料制作，是目前最流行的电子标签形式。识别距离相对比较小，一般在几米到几十米之间。
有源电子标签：通过标签内的电池供电，不需要RFID设备的能源供应，标签主动释放电磁信号，识别距离长，通常可达几十米或几百米，缺点是电池寿命有限，不能轻易制作薄卡。
半有源电子标签：内部有电池，但电池只对标签内部电路供电，不主动发送信号。能量传递与无源系统相似，因此寿命比一般有源系统标签长得多。
2)RFID设备：利用射频技术读写电子标签的设备，读者接收电子标签的数据信息，并将其发送到后台管理系统。
3)后台管理系统：RFID设备通过标准接口连接到后台管理系统，后台管理系统执行数据处理、传输和通信功能。

3、RFID的工作原理

射频识别系统的基本型号如下图所示。其中电子标签也称为射频标签、应答器和数据载体。读写器也称为阅读设备，是扫描仪、通讯器和读写器(取决于电子标签是否可以无线复盖数据)。电子标签和读写器之间通过耦合实现射频信号的空间(无接触)耦合，在耦合通道内根据时序关系实现能量传递、数据交换。
RFID系统的基本工作流程是，读取器发射天线发送一定频率的无线信号，射频卡进入发射天线工作区时产生感知电流，射频卡获取能量。射频卡通过卡内置传输天线传输自我编码等信息。系统接收天线从射频卡发送的载波信号，通过天线调节器发送到读写器，读写器对接收到的信号进行解调和解码后后台，发送到主系统进行相关处理。主系统根据逻辑运算判断卡的合法性，对不同的设置进行适当的处理和控制，并运行命令信号控制来执行机制动作。

读写器和电子标签之间发生的射频信号的组合类型有两种。

1)电感耦合。变压器模型通过空间高频交流磁场实现耦合，其依据是电磁感应定律，如右图A所示。导体耦合通常适用于中低频操作的近场射频识别系统。典型的工作频率为125kHz、225kHz和13.56MHz。识别作用距离小于1米，一般作用距离为10~20CM。

2)电磁反向散射结合：雷达原理模型，发射的电磁波，到达目标后反射，同时再次传输目标信息，是依据电磁波的空间传播规律。见如图。电磁反向散射耦合一般适用于高频、微波工作的远距离射频识别系统。典型的工作频率为433MHz、915MHz、2.45GHz和5.8GHz。识别作用距离大于1米，一般作用距离为3-50米。