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一文快速了解RFID技术的构成及分类

  • 时间:2024-07-04
  • 作者:鸿陆技术
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典型的RFID系统一般包括RFID标签、RFID读写器和后端数据库三个部分。RFID读写器通过射频信号给标签提供能量并“询问”标签,RFID标签被激活后将其存储的RFID标签信息发送给RFID读写器,RFID读写器再将读取的RFID标签信息发送给应用系统以结合具体的应用背景进行数据的控制、存储及管理。



RFID系统的通信过程是RFID读写器给RFID标签信息和获得标签上信息的过程。由于无源RFID标签本身无电源,所以必须依靠从RFID读写器发送的射频信号中获得的能量(波束供电技术),而RFID标签获得能量仅够供给电子标签本身使用,没有多余的能量可供射频信号源工作,必须利用无源反射调制技术来实现RFID阅读器与RFID标签之间的通信。而RFID标签在应答过程中对阅读器发射的连续波射频信号进行调制,再将已调制的射频信号反射回去,被阅读器接收解码,完成信息传递功能。


RFID技术是一项利用射频信号通过空间耦合(电磁场或交变磁场)实现信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。RFID技术的发展,一方面是RFID成功应用的极大促进应用需求的扩展,一方面是受到应用需求的驱动。根据工作频率不同、协议不同、供电方式不同、功能不同、数据处理方式不同、数据格式不同,RFID可以分成各种各样的种类。



自然界中所有电磁波的频率从低到高为:电力波、无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、Gamma射线)、宇宙射线。其中,与RFID相关的只是无线电波部分,无线电波顾名思义就是可以辐射到外界的电波。无线电波的频率范围从9KHz到300GHz,分成超低频(VLF)、低频(LF)、中频(MF)、高频(HF)、甚高频(VHF)、超高频(UHF)、特高频(SHF)、极高频(EHF)。



RFID的数据传输方式主要有三种:电容耦合、电感耦合、电磁场传播。

1、电容耦合

电容耦合是利用电容的电场变化原理来进行数据传输的,但是这种方式的局限性很强。首先,读写器和标签天线之间的距离要非常近,这样才有电容效应,读写器电压的变化才能使标签识别到;其次需要读写器和标签天线面积很大,这样才能提供足够的传输能量。由于电容耦合技术弊端非常多,现在已经很难看得到这样的应用了。


2、电感耦合

电感耦合是现在最常见的RFID传输技术之一,使用广泛、方法简单,即R读写器天线和标签天线都是闭合线圈,根据之间的电感耦合进行传输。根据谐振频率、匹配不同以及两个天线之间的距离,可以计算出两个天线之间的耦合系数(在不考虑谐振匹配的情况下距离越近,线圈的匝数越多其耦合系数越高)。


读写器在传输数据的同时,能量也可以传输给标签。此种电感耦合的工作方式,一般都是近距离通信技术。正常情况下标签的工作距离为10厘米左右,只有非常特殊的情况下可以工作到1米左右的距离,如15693协议(13.56MHz)下在门型天线的工作环境中可以实现中距离的标签读取。电感耦合的传输方式使用于各种频率,包括从低频到超高频的所有频率。这里重点说一下,在超高频的应用中,有许多环境中需要近场的应用,最简单的实现方式就是用近场的读写器天线配合近场的标签天线。


3、电磁波传播

电磁波传播也分两种模式,一种是利用反向散射电磁波传播技术,另外一种是主动收发技术。这两种技术都是利用电磁波的传播,都可以远距离工作,一般工作距离都可以超过3m,最远可以到达几十米或者上百米。


其中反向散射技术多应用于无源超高频技术,其特点是标签为无源,其能量从RFID读写器辐射的电磁波中获得。当RFID标签对RFID读写器进行通信时,RFID读写器不能停止工作,要不停地向RFID标签发射射频载波,RFID标签通过调制并反射RFID读写器的射频载波使RFID读写器接收到标签发射的数据。这种利用反向散射技术的无源RFID技术一般标签成本最低,工作距离大概8米左右,只有在非常特殊的环境中可以达到20米左右(如在车辆交通管理中,使用超标发射的大天线可以达到20米左右的距离)。


主动发射或者双工发射的技术主要用于有源标签的应用中,其特点是每一个RFID标签都是一个有源的收发器,其能量不来自RFID读写器而来源于自身携带的电池。当RFID读写器发出命令后,RFID标签主动发出应答。该技术有较远的通信距离,读取稳定性强,但是价格贵且由于电池的原因寿命短,同样由于电池的原因其高低温环境的要求很高。常用的工作频率有433MHz、800-900MHz、2.4GHz、5.8GHz。



由此可见,RFID技术并不是像很多人认为的频率高通信速率就快,当然频率高可以获得更高的带宽,但是最重要的是看协议如何规定的。


鸿陆技术是物联网行业领先的RFID硬件及方案集成商,多年来一直致力为客户提供整套有效的数据采集解决方案,长期专注于智能终端、数据采集的产品研发和行业应用,让各行业客户的数据呈现更准确、更实时、更有效,成就客户的大数据时代。


(部分图文来源于北京国睿,侵删)

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