2022年RFID知识点总结解析130 .pdf

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1、1、1 、 物联网 RFID 系统概述1、什么是射频识别 技术(Radio Frequency Identification)(问答） ：是一种自 动识别 技术，它利用无线射频信号实现无接触信息 传递，达到自动识别目标对象的目的。2、物联网的定 义（了解）通过射频识别传 感器、全球定位系统、激光扫描器等信息 传感设备，按照约定的协议把任何物体与互 联网连接起来进行信息交 换和通信，以实现智能化 识别、定位、跟踪、 监控和管理的一种网 络。3、自动识别技术（ 选择）可分为条码识别技术、生物识别技术、 图像识别技术、磁卡识别技术、 ic 识别技术、光学字符识别技术和射频识别 技术等。4、 RFID

2、 技术的优势与特点 (简答) 抗污损能力强 安全性高 容量大 可远距离同时识别 多个电子标签 是物联网的基石。5、 欧洲智能系 统集成技 术平台在 报告中分析 预测,物联网未来的发展将经历四个阶段：（了解）2010 年前，被广泛应用于物流零售和制药领域， 2010 至 2015 年实现物体互 联， 2015 至 2020年，物体进入半智能化，2020 年后物体 进入全智能化。6、 RFID 基本组成（填空）：电子标签， 读写器，系统高层。7、 RFID 系统分类： 按照频率分类 低频系统 125k 赫兹 高频系统 12.56M 赫兹 微波系统 860、 960M 赫兹， 2.45G、 5.8G

3、 赫兹按照耦合方式分 类 电感耦合方式， 电磁反向散射方式。8 什么叫 电子标签， 电子标签由哪些部分构成。 （ 简答）电子标签又称为射频标签， 应答卡或射 频卡。电子标签是射频识别的真正数据 载体，从技术角度上来 说，射 频技术的核心是 电子标签，读写器是根据 电子标签的性能而 设计的， 电子标签由标签专用芯片和标签天线组成。9、 电子标签的结构形式 ，第二代身份证、城市一卡通、门禁卡、银行卡。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 13 页

4、- - - - - - - - - 210、 电子标签的工作特点（传输速度、通信距离）低频电子标签的工作特点：低频电子标签一般为无源标签， 电子标签与读写器传输数据时， 电子标签位于读写器天线的近场区，电子标签的工作能量通 过电感耦合方式从 读写器中 获得。11、低 频电子标签的优点： 低频频率使用自由，工作 频率不受无线电管理委 员会的约束，低频电波穿透力 强，可穿透弱导电性物质，能在水、木材和有机物 质等环境中应用。低频电子标签一般采用普通CMOS 工艺，具有廉价省电的特点。低频电子标签有不同的封装形式，好的封装形式有十年以上的使用寿命，12、微波电子标签的优点： 微波电子标签与读写器的距

5、离 较远，一般大于一米，典型情况 为 4 米至 7 米，最大可达十米以上，有很高的数据 传输速率，在很短的时间可以读取大量的数据，可以 读取高速运动物体的数据，可以同 时读取多个电子标签的信息。13、 读写器的基本 组成及各部分功能读写器通 过天线与电子标签进行无线通信，读写器可以看成是一个特殊的收 发信机，同时， 读写器也是 电子标签与计算机网 络的连接通道，组成各部分如下 读写器由射 频模块控制处理模块和天线组成， 读写器可以工作在一个或多个 频率，可以读取一种或多种型号的 电子标签，并可以与计算机网 络进行通信。 读写器天线可以是一个独立的部分 ,也可以内置到 读写器中。 射频模块用于将

6、射 频信号转换为 基带信号 控制模 块是读写器的核心，对发射信号 进行编码调制等各种处理， 对接收信号 进行解调解码等各种 处理，执行防碰撞算法 ,并实现与后端 应用程序的接口 规范。14、了解系 统高层将许多读写器获取的数据有效整合，完成 查询、管理及系统交换等功能。RFID 必将通 过网络整合，计算机网络将成为 RFID 系统高层。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 13 页 - - - - - - - - - 3第二章，工作频率及无 线

7、传输1、 频谱划分低频、高 频，超高频，微波。2、 读写器和电子标签之间无线射频信号的传输方式主要有两种，一种是 电感耦合 方式，一种是电磁反向散射 方式。电感耦合方式适用于低频高频，近 场通信，天线的形状 为线圈， 电磁反向散射方式适用于微波，远区通信，天线形态多样（ 对称）3、两个线圈之间的耦合功率与什么因素有关： 工作频率，线圈匝数线圈面积， 线圈间的距离和 线圈的相 对角度。4、微波的工作原理微波 RFID 是电磁反向散射的 识别系统，采用雷达原理模型，工作波长较短。第三章天 线技术，1、 总述： 天线对 RFID 系统十分重要，是决定系 统性能的关 键部件，天线可分为低频高频及微波天

8、 线，在每一频段，天线又分为读写器天线和电子标签天线。在低频和高频频段，读写器和 电子标签基本都采用 线圈天线，微波天线形式多 样，可以采用对称振子天 线。微 带天线阵列天线， 宽频带 天线等，RFID 天线制作工艺主要有，线圈绕制法， 蚀刻法印刷法等， 。 这些工艺既有传统的制作方法，也有近些年来发展起来的新技 术。2、按天线的结构来分类天线可分为线状天线、面状天线、 缝隙天线、微带天线等。 线状天线是指线半径远小于线本身的 长度和波 长，且载有高频电流的金属 导线。 线状天线可以用于低 频高频和微波波段，有直 线型环型和螺旋形等多种形状，到f 天线。 面状天 线是由尺寸大于波 长的金属面构

9、成的，主要用于微波波段，形状可以是喇叭或抛物面状等。 缝隙天线是金属面上的 线状长槽，长槽的横向尺寸 远小于波长及纵向尺寸，长槽上有横向高 频电场 。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 13 页 - - - - - - - - - 4 微带天线由一个金属 贴片和一个金属接地板构成，金属 贴片可以有各种形状，其中 长方形和圆形是最常 见的，微带天线适用于平面结构，并可以用印刷电路技术来制造。3、天线的电参数天线的电参数包括天 线的效率、输入阻抗

10、，天线的方向性参数，增益，有效长度，极化， 频带宽度等。4、半功率波瓣宽度半功率波瓣 宽度越窄说明天线辐射的能量越集中，定向性越好。5、增益增益定 义为当天线与理想无方向性天 线的输入功率相同 时，两种天线在最大 辐射方向上 辐射的功率密度之比，增益同 时考虑天线的方向性系数和效率， ，一个增益为 10db， 输入功率为 1W 的天线，另一个增益为 2db， 输入功率 为 5W 的天线，在最大辐射方向上具有相同的效果。6、各类天线简要介绍 对称振子天 线， 对称振子天 线是一种应用广泛的 线状天线，它既可以单独使用又可以作 为天线阵的单元。 引向天 线又称八木天 线，是一种广泛应用于米波和分米

11、波的天线，引向天线是一个 紧耦合寄生振子端射 阵，它由一个有源振子、一个反射振子（稍长于有源振子），和若干个引向振子（稍短于有源振子） 螺旋天 线，螺旋天线是由导体螺旋 线构成，螺旋线是空心的或着是在低耗的介 质棒上。圈的直径可以是相同的也可以随高度不断减小，圈的距离可以是等距的，也可以是不等距的 微带天线。 旋转抛物面天 线。7、天线应用的一般要求、1、电子标签天线 必须足够小能够附着到需要的物体上。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 13

12、 页 - - - - - - - - - 5 必须电子标签有机地 结合成一体或 贴在侧面或嵌入到物体内部 一些应用要求电子标签具备特定的方向，例如具有全相向或半球覆盖的方向性，以满足零售商品跟踪等需要。 给标签 的芯片提供最大可能的信号和能量。 无论物体在什么方向， RFID 天线的极化都能与 读写器的询问信号相匹配。 电子标签可能被用在高速的 传送带上，此时有多普勒 频移，天线的频率和带宽应 不影响 RFID 工作。 电子标签的读写器读取区域的 时间很少，要求有很高的 读取速率，RFID 系统必须保持标签识别 的快速无 误。 电子标签天线必须可靠，并保证在温度湿度 压力发生变化。以及在标签印

13、刷和 层压处 理中的存活率。 天线的频率和频带要满足技术标准， 电子标签期望的工作 频率带宽依赖于标签使用的规定。 具有鲁棒性。? 便宜。? 标签天线必须是低成本，约束了天 线结构和根据 结构使用的材料，标签天线多采用 铜铝或银油墨，、2、 、 读写器天 线 读写器天 线既可以与 读写器集成在一起，也可以采用分离式。 对于远距离系 统，天线和读写器一般采用分离式 结构，并通过阻抗匹配的同 轴电缆连 接到一起。 读写器天 线设计要求低剖面小型化， 读写器由于 结构，安装和使用环境等变化多样， 读写器产品朝着小型化甚至超小型化发展。 读写器天 线设计要求多 频段覆盖。 对于分离式 读写器还将涉及天

14、 线阵的设计问题 ，目前国际上已经开始研究 读写器的应用智能波束 扫描天线阵。8、RFID 天线的设计步骤名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页，共 13 页 - - - - - - - - - 6 选定应用的种类，确定电子标签天线需要的参数。 确定天 线采用的材料。 确定电子条标签天线的结构。 ASIC 封装后，确定天线的阻抗. 综合优化天线参数,使天线参数满足技术指标。 用网络分析仪检测天线的各项指标。9、低频和高频天线具有如下特点 天线都采用

15、线圈的形式。 线圈的形式多 样，可以是圆形环也可以是矩形 环。 天线的尺寸比芯片的尺寸大很多， 电子标签的尺寸主要是由天线决定的。 有些天 线的基版是柔 软的，适合粘贴在各物体的表面。 由天线和芯片构成的 电子标签，可以比拇指还小。 由天线和芯片构成的 电子标签可以再条 带上批量生 产，10、微波天线有如下特点 微波天 线的结构多样。 很多电子标签的天线基板是柔 软的，适合粘贴在各种物体的表面上。 天线的尺寸比芯片尺寸大很多， 电子标签的尺寸主要是由天 线决定的。 由天线和芯片构成的 电子标签很多可以在条 带上批量生 产。 由天线和芯片构成的 电子标签很多是在条 带上批量生 产。 由天线和芯片

16、构成的 电子标签尺寸很小。 有些天 线提供可扩充装置，提供短距离和 长距离的 电子标签。11、制造工 艺线圈绕制法，蚀刻法，印刷法（ 1） 线圈绕制法的特点 频率范围在 125k 赫兹到 134k 赫兹电子标签，只能采用这种工艺， 线圈的圈数一般 为几百到上千。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页，共 13 页 - - - - - - - - - 7 这种方法的缺点是成本高、生 产速度慢。 高频天线也可以采用 这种工艺， 线圈的匝数一般 为几到几十

17、。 UFH 天线很少采用 这种工艺、2、蚀刻法的特点 蚀刻天线精度高，能够与读写器的 询问信号相匹配，天线的阻抗方向性，等性能都很好，制造良率 较高，天线性能优异且稳定， 这种方法的缺点是成本太高，制作程序繁琐、 产能低下、成本昂贵。 高频标签 常采用这种工艺 蚀刻的标签耐用年限 为十年以上。（ 3）印刷法印刷天线是直接用 导电油墨在绝缘基板上印刷 导电， 线路，形成天线和电路。印刷天线技术可以用于大量制造13.56兆赫兹，和ufh频段 RFID 电子标签， 这种方法的缺点是， 电阻大、附着力低、耐用年限较短， 优点是识别距离远、速度快、成本低。第四章射频前端电路1、什么是基带信号，基带信号的

18、特征无线通讯传递 的原始电信号频率很低成 为基带信号，频率较低不适合在无 线中传输，但是以自由空间作为信道的无 线传输 ，却无法直接传输这些基带信号，把基带信号变换成适合在无 线信道中传输的信道，并在接收端进行反变换，需要采用射频前端电路。2、线圈的自感和互感 ，磁通量，磁感 应强度 b 通过曲面 s 的通亮成为磁通量，磁通量用 表示线圈的电感当磁场是由线圈本身的 电流产生时，通 过线圈的总磁通量与 电流的比值乘轨线圈的自感，也体现圈的电感 l。线圈的互感当地一个 线圈上的 电流产生磁场，并且该磁场通过第二个线圈时，通过第二个线圈总磁通量与第一个 线圈上电流的比值，成 为两个名师归纳总结 精品

19、学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页，共 13 页 - - - - - - - - - 8线圈的互感。 （互感 强度与哪些因素有关）3、 RFID 读写的射频前端电路采用串 联谐振电路。对读写器射 频前端的构造有如下要求 读写器天线上的电流最大，使读写器线圈产生最大的磁通量。 功率匹配最大程度的 输出读写器的能量。 足够的带宽，使 读写器信号无失真 输出根据以上要求 读写器天 线的电路应该是串联谐振电路。串联谐振电路如图所示：4 电子标签的射频前端采用并 联谐振电路

20、。5、读写器电子标签之间的电感耦合，整流器的作用，稳压电路。6、电阻负载调 制的特性 当二进制数据编码为 1 时，开关s接通，电子标签的负载电 阻为并联。当二进制数据 编码为零时，开关s 断开，电子标签的负载电阻 rl 这说明，开关s接通时， 电子标签的负载电阻比较小， 对于并联谐振，如果并联电阻比较小，将降低品质因数，就是说，当电子标签的负载电阻比较小时，品质因数 q 值将降低，这将使谐振回路两端的电压下降。 上述分析 说明，开关s接通或断开，会使电子标签谐 振电路两端的电压发 生变化， 为了恢复解 调电子标签发送的数据，上述变化因输送到读写器，当电子标签回路两端的 电压发生变化时，由于线圈

21、电感耦合，这种变化会传递给读 写器，7、微波 RFID 系统采用电磁反向反射方式 进行工作。在这种工作方式中射 频前端涉及很多射 频电路的模 块，其中包括射频滤波器、射频名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 8 页，共 13 页 - - - - - - - - - 9放大器、混频器及射 频震荡器。8、滤波器的类型滤波器有低通、高通、带通、带阻四种基本 类型、5 、 编码与调制1、什么叫 调制，为什么要 调制？使信息 转化为不同类型的方波。2、了解模 拟信号

22、和数字信号、 时域和频域。3、信道信道可以分 为两大类，一 类是电磁波在空 间传播的渠道，如短波信道、微波信道等，另一类是电磁波的导引传播渠道，如电缆信道、光纤信道等。RFID 采用无 线信道。（ 1）信道 带宽，信号所拥有的频率范围叫做信号的 频带宽度，简称带宽。（ 2）信道 传输速率（ 3）波特率与比特率 波特率是指数据信号 对载波的调制速度，单位时间内载波调制状态改变的次数来表示，在信息 传输通道中，携带数据信息的信号 单元称为码元，每秒钟通过信道传输的码元称为码元传输率， 简称波特率。 比特率。每秒钟通过信道传输的信息量称 为位传输速率，简称比特率。比特率是数据传输速率，表示单位时间内

23、可传输二进制数据的位数。 波特率与比特率的关系如果一个 码元的状 态数可以用 M 个电平数表示、4、信道容量 具有理想低通矩形特性的信道，最高码元传输速率=2BW,最高数据 传输速率为 2BW2M， 带宽受限且有高斯白噪声干 扰的信道 RFID 的信道容量，带宽越大，信道容量越大，信噪比越大，信道容名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 9 页，共 13 页 - - - - - - - - - 10量越大 .4、编码与调制信源编码，信道编码，保密编码。5、什

24、么是 调制，调制的目的，为什么要 调制，调制的原因。调制的过程用于通信系 统的发端， 调制就是将其 带信号的 频谱，搬移到信道通 带的过程。 调制的目的是把 传输的模拟信号或数字信号 变换成是和信道 传输的信号。经过调制的信号成 为已调信号或 带通信号、频带信号。 信道需要 调制的原因：工作频率越高 带宽越大，工作频率越高天 线尺寸越小。 信道调制的方法，在无线通信中 调制是指载波调制， 载波调制就是用调制信号去控制 载波参数的 过程。未受调制的周期性震 荡信号称 为载波，它可以是正弦波也可以不是正弦波。当 载波是正弦信号 时，采用数字 调制，也称键控法，调频调幅调相。6，常用的编码方法 反向

25、不 归零编码 曼彻斯特编码 单极性归零编码 差动双向编码 米勒编码 差动编码7、RFID 常用数字 调制的方式8、副载波调制副载波调制是指首先把信号 调制在载波一上，出于某种原因决定 对这个结果再进行一次 调制，就用这个结果去再去 调制另外一个 频率更高的载波二。、6 、数据完整性与数据安全性1、RFID 是一个开放的无 线系统。 数据传输完整性主要存在两个方面的问题：一是各种干扰、另一个是电子标签之间数据的碰撞。2、误码控制的基本原理名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - -

26、 - - - 第 10 页，共 13 页 - - - - - - - - - 11为了使通信系 统具有检测和纠错的能力，应当按照一定的 规则在信源编码的基础上增加一些冗余 编码。 信源编码与监督编码 许用码组和禁用码组3、奇偶校 验4、循环冗余校 验5、数据传输中的防碰撞 问题数据传输的工作方式主要有三种，分 别为无线电广播方式、多路存取工作方式、多个读写器给多个电子标签同时发送数据的工作方式。解决方法碰撞 问题需要用到多路存取法，多路存取法主要有空分多路（ SDMA ） 频分多路(FDMA) 时分多路 (TDMA) 码分多路（ CDMA ）。9、消息认证和数据加密有效地 实现了数据的安全性。

27、10、RSA 系统是迄今为止所有公 钥密码中最著名和使用最广泛的一种体系。11、RFID 电子标签按芯片的 类型分为存储型、 逻辑加密型和 CPU型标签。12、MIFARE公交卡认证的流程可分 为以下几个步 骤 应用程序通 过读写器上电子标签发 送认证请求。 电子标签收到请求后向读写器发送一个随机数 b。 读写器收到随机后向 电子标签发 送要验证的密钥加密的 b 的数据包，其中包含了读写器生成的另一个随机数a 电子标签收到数据包后，使用芯片内部存 储的密钥进行解密，解出随机数 b 并校验与之发出的随机数 b 是否一致。 如果是一致的，则使用芯片内部存 储的密钥， 对 a进行加密并 发送给读写器

28、； 读写器收到此数据包后， 进行解密，解出 a并与其 发出的 a比较是否一致，以上环节都成功 则验证成功，否则验证失败。、7 、电子标签的体系 结构1、什么是 EAS 系统:单比特射频识别 器系统,只有两个状 态，衣服防盗扣名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 11 页，共 13 页 - - - - - - - - - 122、声表面波 (SAW) 器件特点 : 实现器件的超小型化 . 实现器件的 优越性能。 易于工 业化生产。 性能稳定。3、声表面波 标

29、签特点，体积小、重量轻、可靠性高、一致性好以及设计灵活等优点，已覆盖十兆赫 兹至 2、 5G 赫兹，目前使用的主要 频率为 2.45G赫兹， 这种标签无源且抗干 扰性能力很 强。4、声表面波的工作原理声表面波 SAW 标签是由叉指 换能器 IDT 和若干发射器组成,叉指换能器的两条 总线与标签天线相连接,读写器天 线周期性的 发送高频询问脉冲，标签天线接受该高频脉冲并通 过 IDT 转变成声表面波在晶体表面 传播.5、几种 IC 卡及其介 绍、8 、读写器的体系 结构1、读写器的软件，已经有生产厂家在 产品出厂 时固化在 读写器中。2、读写器的硬件，由天线射频模块控制模 块和接口 组成，控制模

30、块是读写器的核心控制模块，与 电子标签之间的数据 传输通过射频模块与读写器天线完成。3、读写器的控制模 块主要完成以下功能 与应用软件进行通信并 执行应用软件发来的命令 控制与 电子标签的通信过程 信号的 编码与解码 执行防冲突算法 对电子标签和读写器之间传送的数据 进行加密和解密。 进行电子标签与读写器之 间的身份 验证。、9 、RFID 中间件1、中间件的作用，功能、地位名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 12 页，共 13 页 - - - - -

31、- - - - 13 控制 RFID 读写设备按照预定的方式工作 按照一定 规则过滤 数据，筛除绝大部分冗余数据，将真正有效的数据传送给后台信息系 统， 为了减少网 络流量，中间件只向上方 转发它感兴趣的某些事件或事件摘要 保证读写器和企 业级分布式应用系统平台之间的可靠通信，为分布式环境异构下的 应用程序提供可靠的数据 传输服务。 中间件屏蔽了底 层操作系 统的复杂性，使程序开发人员面对一个简单而统一的开 发环境，减少了程序设计的复杂性。2、中间件实例IBM 的 WEBSphere 中间件微软的 BizTalkRFID清华同方的 eaONE 易众、10 、RFID 标准体系1、全球五大射 频识别标 准组织2、RFID 标准体系的构成名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 13 页，共 13 页 - - - - - - - - -