摘要:RFID射頻識別技術,又稱電子標簽、無線射頻識別。RFID技術的應用十分廣泛,不同工作頻率的射頻標簽有不同的特性和用途。RFID技術國內外的發(fā)展狀況,RFID系統(tǒng)組成。
關鍵詞:RFID技術 射頻標簽 射頻讀寫器
中圖分類號:TN915 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2011)10(b)-0000-00
RFID(Radio Frequency Identification)射頻識別技術,又稱電子標簽、無線射頻識別,是一種通信技術,可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數(shù)據(jù),而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或光學接觸。射頻技術的應用十分廣泛,近年來,RFID技術已經(jīng)在物流、零售、制造業(yè)、服裝業(yè)、醫(yī)療、身份識別、防偽、資產管理、食品、動物識別、圖書館、汽車、航空、軍事等眾多領域開始應用,對改善人們的生活質量、提高企業(yè)經(jīng)濟效益、加強公共安全以及提高社會信息化水平產生了重要的影響。
不同工作頻率的射頻標簽有不同的特性和用途。
?、?LF低頻(從125KHz到134KHz)。穿透力強,但是傳輸速率慢,信號強度隨著距離下降很快,適合近距離的傳輸,主要用于各種門禁卡和收費卡。
?、?HF高頻(工作頻率為13.56MHz)。各種特性介于LF和UHF之間,可以對標簽寫入信息。主要用于圖書、貨運、物流管理。
③ UHF甚高頻(工作頻率為860MHz到960MHz之間)[1]。工作距離較遠,傳輸速率高,有防沖突機制,可以短時間內讀取大量的標簽,但是穿透力較弱。主要用于航空包裹的管理,生產線的控制等[2]。
1 RFID技術國內外的發(fā)展狀況
1.1 國外的發(fā)展狀況
從全球的范圍來看,美國政府是RFID應用的積極推動者,在其推動下美國在RFID標準的建立、相關軟硬件技術的開發(fā)與應用,均走在世界前列。歐洲RFID標準追隨美國主導的EPCglobal標準。在封閉系統(tǒng)應用方面,歐洲與美國基本處在同一階段。日本雖然已經(jīng)提出UID標準,但主要得到的是本國廠商的支持,如要成為國際標準還有很長的路要走。
從全球產業(yè)格局來看,目前RFID產業(yè)主要集中在RFID技術應用比較成熟的歐美市場。飛利浦、西門子、ST、TI等半導體廠商基本壟斷了RFID芯片市場;IBM、HP、微軟、SAP、Sybase、Sun等國際巨頭搶占了RFID中間件、系統(tǒng)集成研究的有利位置;Alien、Intermec、Symbol、Transcore、Matrics、Impinj等公司則提供RFID標簽、天線、讀寫器等產品及設備。
1.2 國內的發(fā)展狀況:
相較于歐美等發(fā)達國家或地區(qū),我國在RFID產業(yè)上的發(fā)展還較為落后。目前,我國RFID企業(yè)總數(shù)雖然超過100家,但是缺乏關鍵核心技術,特別是在超高頻RFID方面。從包括芯片、天線、標簽和讀寫器等硬件產品來看,低高頻RFID技術門檻較低,國內發(fā)展較早,技術較為成熟,產品應用廣泛,目前處于完全競爭狀況;超高頻RFID技術門檻較高,國內發(fā)展較晚,技術相對欠缺,從事超高頻RFID產品生產的企業(yè)很少,更缺少具有自主知識產權的創(chuàng)新型企業(yè)。
從產業(yè)鏈上看,RFID的產業(yè)鏈主要由芯片設計、標簽封裝、讀寫設備的設計和制造、系統(tǒng)集成、中間件、應用軟件等環(huán)節(jié)組成。目前我國還未形成成熟的RFID產業(yè)鏈,產品的核心技術基本還掌握在國外公司的手里,尤其是芯片、中間件等方面。中低、高頻標簽封裝技術在國內已經(jīng)基本成熟,但是只有極少數(shù)企業(yè)已經(jīng)具備了超高頻讀寫器設計制造能力。國內企業(yè)基本具有RFID天線的設計和研發(fā)能力,但還不具備應用于金屬材料、液體環(huán)境上的可靠性RFID標簽天線設計能力。系統(tǒng)集成是發(fā)展相對較快的環(huán)節(jié),而中間件及后臺軟件部分還比較弱。
2 RFID系統(tǒng)組成
RFID系統(tǒng)的組成:
讀寫器(閱讀器、讀頭、Reader):用來發(fā)送、接受和處理數(shù)據(jù)。
應答器(電子標簽、射頻卡、tag):放置在需要被識別的物體上,是數(shù)據(jù)的載體,由半導體芯片和天線組成。
在射頻標簽(tag)中,有調制和解調模塊。為什么要調制和解調呢?我們知道,能夠有效輻射的信號必須是高頻的信號,同時頻率越高發(fā)射天線的尺寸就越小,所以為了信號的有效傳播和減小天線的尺寸,必須采用高頻載波信號傳播。但是,攜帶有效數(shù)據(jù)的基帶信號是低頻信號。所以,將基帶信號與高頻載波信號以某種方式結合就叫做調制。調制是把信號轉換成適合在信道上傳輸?shù)男问降囊环N過程。經(jīng)過調制的波就可以發(fā)射出去,并且很好的傳播了。解調是調制的逆過程,從接收到的已調波中提取低頻的基帶信號,用于后續(xù)的分析和計算[3]。
讀寫器的核心電路包括:射頻前端、發(fā)射通道(PA功率放大器、上混頻器Mixer)、接收通道(低噪聲放大器LNA、下混頻器Mixer)、振蕩器LO、鎖相環(huán)PLL、低通濾波器LPF、數(shù)模轉換器(ADC、DAC)、基帶信號(Baseband)。用于實現(xiàn)調制解調部分的一個很重要的模塊就是混頻器(mixer)。對于接收機,就是把接收到的射頻信號換成一個較低的頻率。對于發(fā)射機,就是把要發(fā)射的信號換到一個較高的頻率。
本振LO只能產生單一的振蕩頻率,但是我們往往需要很多種不同的頻率,這是就需要頻率綜合器了。射頻芯片中的頻率綜合器通常由鎖相環(huán)來實現(xiàn)。由于篇幅所限,有關鎖相環(huán)的組成和原理略。
3 結語
相較目前廣泛采用的條形碼技術,RFID技術具有讀取距離遠(幾米至幾十米)、穿透能力強(可透過包裝箱直接讀取信息)、抗污染、效率高(可同時處理多個標簽)、信息量大的特點。
隨著關鍵技術的不斷進步,RFID產品的種類將越來越豐富,應用和衍生的增值服務也將越來越廣泛。 RFID芯片設計與制造技術的發(fā)展趨勢使芯片功耗更低,作用距離更遠,讀寫速度與可靠性更高,成本不斷降低。芯片技術將與應用系統(tǒng)整體解決方案緊密結合。
隨著RFID標簽成本的下降和RFID技術的日益成熟,RFID正在向日常生活和工作的各個方面快速滲透。RFID技術的迅速發(fā)展給人們的生活帶來了極大的便利。
參考文獻
卿劍,朱青,王耀南. 基于LMX2315的RFID讀寫器鎖相環(huán)電路設計[J]. 微計算機信息,2