RFID标签是什么?该技术有哪些应用领域?

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RFID标签是什么?该技术有哪些应用领域?

2024-01-26 04:55| 来源: 网络整理| 查看: 265

上图显示了一个典型的卡片式 RFID标签制造流程。

首先在卡片上通过印刷或其他方式形成环路天线,然后将IC芯片和片状电容器安置在同一个卡片上,电容器也可以通过印刷方式来制作。最后,对该标签进行封装、测试和装运。

RFID电路图

上图显示了一个完整的 RFID电路图。

通常情况下,RFID标签由一个L-C-R并联电路组成,其中"L"代表环路天线,"C"代表片状电容器,"R"代表IC芯片,RFID标签的谐振频率f0可以通过公式1/(2π√LC)计算得出。如果RFID标签的谐振频率接近13.56 MHz,表示该标签能够与RFID读写器/记录器进行良好的通信。验证整个标签的谐振频率是否为13.56 MHz非常重要。同时,验证L和C元器件的特性也有助于提高RFID标签的生产效率。

另一个需要考虑的因素是谐振曲线的尖锐程度(通信带宽),通信带宽取决于IC芯片的R值或环路天线的寄生电阻R值。

当调制信号带宽过宽时,谐振曲线的尖锐程度过高,会导致通信困难;而当谐振曲线的尖锐程度过低时,会导致通信距离特征恶化。因此,必须全面测量整个标签的谐振特性,并逐步测量电阻值,以帮助改善RFID标签的通信性能。

RFID技术的应用案例

1、军事物流系统RFID

RFID技术在军事物流系统中的应用源于美国,早在二战期间就用于飞机的敌我识别,近年来,在局部战争中,RFID技术已成功应用于美军后勤的物流管理,不论是在物资定购、运输途中还是在仓库存储中,通过RFID系统,各级指挥人员可以实时掌握物流的所有信息。RFID接收发送装置通常安装在运输线检查站、仓库、车站、码头、机场等关键节点上,接收装置收到RFID标签信息后,连同接收地的位置信息,传送给后勤调度管理中心,并存入中心的信息数据库。

RFID技术作为一种自动识别系统,通过非接触的射频信号自动识别目标并采集数据,可以识别高速运动目标并同时识别多个目标,无需人工干预,操作快捷方便,可适应各种恶劣环境。无论军用物资处于采购、运输、仓储、使用还是维修的任何环节,各级指挥人员都可以实时掌握其信息和状态。RFID可以以极快的速度在RFID读写器和RFID电子标签之间采集和交换数据,具有智能读写和加密通信的能力,世界唯一性密码,以及极强的信息保密性,这为军事物流系统提供了准确、快速、安全和可控的技术途径。因此,大力推广RFID技术在军事物流系统中的应用是非常紧迫和必要的。

2、门禁保安

未来的门禁保安系统将广泛应用射频卡技术,一张射频卡可以具备多种功能,例如工作证、出入证、停车卡、饭店住宿卡甚至旅游护照等,其目的是用于识别人员身份、进行安全管理和收费等,射频卡的应用可以简化出入手续、提高工作效率并提供安全保护。只要人员佩戴封装成ID卡大小的射频卡,并在进出入口安装RFID读写器,系统就能自动识别人员身份,对非法闯入进行报警。在安全级别要求较高的场所,还可以结合其他识别方式,将指纹、掌纹或面部特征存储在射频卡中。

此外,公司还可以利用射频卡保护和跟踪财产,将射频卡贴在物品上,如计算机、传真机、文件、复印机或其他实验室用品上。通过使用射频卡,公司可以自动跟踪管理这些有价值的财产,可以追踪物品从某一地离开的情况,或者通过报警系统限制物品离开某个区域,此外,结合GPS系统,利用射频卡还可以对货柜车、货舱等进行有效跟踪。

射频卡在门禁保安系统中的应用,可以简化手续、提高工作效率,并提供安全保护。此外,射频卡还可以用于保护和跟踪财产,提供自动管理和追踪功能,提高财产安全性。

3、汽车防盗

汽车防盗系统中,RFID技术是一种较新的应用,现在已经开发出了足够小的射频卡,可以封装到汽车钥匙中,并具有特定的码字,在汽车上安装了RFID读写器,当钥匙插入点火器时,RFID读写器可以辨别钥匙的身份,如果RFID读写器无法接收到射频卡发送的特定信号,汽车的引擎将无法启动,通过这种电子验证的方法,汽车的中央计算机可以有效防止短路点火等情况。

另一种汽车防盗系统是,司机携带一张射频卡,其发射范围限定在司机座椅的45~55cm范围内,而RFID读写器安装在座椅背部,当RFID读写器读取到有效的ID号时,系统会发出三声鸣叫,然后才能启动汽车引擎。该防盗系统还具有另一个强大的功能:如果司机离开汽车且车门敞开而引擎没有关闭,此时RFID读写器需要读取另一个有效的ID号;如果司机将射频卡带离汽车,RFID读写器无法读取到有效的ID号,引擎将自动关闭并触发报警装置。

4、电子物品监视系统

电子物品监视系统旨在防止商品被盗,该系统由射频卡和商店出口处的RFID读写器组成,射频卡在安装时被激活,一旦射频卡处于激活状态并接近扫描器,系统就会检测到并触发报警,当商品被购买时,销售人员会使用专用工具拆除射频卡(在服装店中较为常见),或者通过磁场使射频卡失效,或者直接破坏射频卡的电特性。

电子物品监视系统通过射频卡和RFID读写器的配合,有效防止商品被盗,一旦射频卡被激活并离开商店未经结账,系统就会发出警报,提醒店员和安全人员注意,这种系统在零售行业广泛应用,可以保护商品的安全,并提高商店的安全性。

RFID工作原理

RFID系统通常由三个主要组成部分构成:RFID标签(也称为应答器)、RFID读写器(也称为收发信机)和RFID天线,RFID标签用于提供目标的跟踪数据,RFID读写器用于收集RFID标签信息并将其传输到网络进行跟踪,而天线则使RFID读写器能够读取RFID标签的数据,在开发RFID系统的过程中,也面临着一些挑战,包括元器件的互操作性以及与最终使用环境相关的技术问题,如标识目标与RFID读写器的接近程度、需要跟踪目标的时间长度、国家或地区的无线规范,以及可能影响系统的环境条件,如温度和湿度。

1、电子标签(射频卡)

通常由芯片和耦合元器件组成,芯片上搭载EEPROM用于存储识别码或其他数据,标签内部包含内置天线,主要功能是与RFID读写器进行通信,与条码、磁卡、IC卡等同期或早期的识别技术相比,射频卡具有非接触、工作距离长、适应恶劣环境、可识别运动目标等优点。

根据能量供给方式的不同,RFID标签可以分为被动标签、半主动标签和主动标签。其中,半主动标签和主动标签中的芯片能量由RFID电子标签附带的电池提供,主动标签能够主动发出射频信号。根据工作频率的不同,RFID标签可以分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)和微波等不同种类。不同频段的RFID工作原理也不同,低频和高频频段的RFID电子标签通常采用电磁耦合原理,而UHF和微波频段的RFID通常采用电磁发射原理。

2、RFID读写器 : 读取标签信息的设备

RFID读写器的主要任务是控制射频模块向RFID标签发射读取信号,并接收标签的应答,RFID读写器会对RFID标签的对象标识信息进行解码,并将对象标识信息连同标签上的其他相关信息传输到主机进行处理。

在大多数RFID系统中,RFID读写器会在一个区域内发射电磁波(区域大小取决于工作频率和天线尺寸)。射频卡内部有一个LC串联谐振电路,其频率与RFID读写器发射的频率相同。当射频卡经过这个区域时,LC谐振电路在电磁波的激励下产生共振,使电容器内积累电荷。在电容器的另一端,有一个单向导通的电子泵,将电容器内的电荷传输到另一个电容器中储存。当积累的电荷达到2V时,该电容器可以作为电源为其他电路提供工作电压,将卡内的数据发送出去或接收读写器的数据。读写器接收到卡的数据后,会进行解码和错误校验以确定数据的有效性,然后通过RS232、RS422、RS485或无线方式将数据传输到计算机网络。简单的RFID产品可以看作是一种非接触式的IC卡,而复杂的RFID产品可以与外部传感器接口连接以测量、记录不同的参数,甚至可以与GPS系统连接以跟踪物体。

3、天线(Antenna)

天线是一种能够接收或辐射无线电收发机射频信号功率的装置,它以电磁波的形式工作。根据工作频段的不同,天线可以分为长波、短波、超短波和微波天线等。根据方向性的不同,天线可以分为全向天线、定向天线等。根据外形的不同,天线可以分为线状天线、面状天线等。

在RFID系统中,天线分为标签天线和读写器天线两种情况,当前的RFID系统主要集中在LF、HF(13.56MHz)、UHF和微波频段。在LF和HF频段,由于系统近场区没有电磁波的传播,因此天线的设计与工作原理与UHF和微波频段有根本的不同。

读写器通过发射天线发送特定频率的射频信号,当射频卡进入发射天线的工作区域时,会产生感应电流,从而激活射频卡。射频卡通过内置的发送天线将自身编码等信息发送出去。系统的接收天线接收到射频卡发送的载波信号,并经过天线调节器传送到读写器。读写器对接收到的信号进行解调和解码,然后将其发送到后台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,并根据设定做出相应的处理和控制,发出指令信号来控制执行机构的动作。返回搜狐,查看更多



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