《RFID原理及应用》期末复习总结-（第三章 RFID中的天线技术） 第三章 RFID中的天线技术1、天线概念2、天线的分类3、天线研究方法4、对RFID天线的一般要求5、天线极化方式6、天线的阻抗7、RFID天线的设计步骤8、低、高频天线技术：电感耦合9、微波天线技术：电磁辐射10、RFID天线的制造工艺11、导电油墨12、射频前端13、标签到读写器的通信和能量感应方式14、电子标签分类15、一位电子标签（比特电子标签）16、声表面波技术17、SAW电子标签18、含有芯片的电子标签19、控制电路20、比较IC卡与ID卡的不同21、读写器
第三章 RFID中的天线技术 1、天线概念 用来发射和接收无线电波的装置和器件 2、天线的分类 波段：长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线、微波天线结构：线状天线、面状天线、缝隙天线、微带天线用途：广播天线、通信天线、雷达天线、导航天线、RFID天线 3、天线研究方法 解析解、数值解、仿真法 4、对RFID天线的一般要求 电子标签天线：
小、易附着/嵌入、标签的方向性、提供最大可能的信号、与读写器匹配的无向性、 灵活性、可靠性、适当的频率和带宽、鲁棒性、成本低读写器天线：低剖面,小型化、多频段覆盖、分离式读写器的天线阵设计 5、天线极化方式 固定位置的标签：线极化不可知方向：圆极化方向性：无线天线、有向天线 6、天线的阻抗
芯片的输入阻抗和天线的输出阻抗匹配
芯片输入电阻和天线内阻相等时，负载可获得最大输出功率
（1）确定参数
（2）确定材料
（3）确定结构
（4）确定阻抗
（5）综合优化天线参数
（6）用网络分析仪检测天线的各项指标
特点：
采用线圈天线线圈形式多样天线尺寸决定标签尺寸可附着于柔软基板易小型化可批量生产 9、微波天线技术：电磁辐射 特点： 天线结构多样多附着于柔软基板天线尺寸决定标签尺寸易小型化可批量生产天线的可扩充装置 设计：弯曲偶极子天线微带天线：平面型天线阵列天线：多个天线单元排列非频变天线 10、RFID天线的制造工艺线圈绕制法（125-134kHz）、蚀刻法、印刷法（导电油墨）
11、导电油墨印刷法使用导电油墨印制导电线路
导电油墨特点：成本低、导电性好、无污染、使用时间短
实现射频能量和信息传递的电路
13、标签到读写器的通信和能量感应方式电感耦合（高、低频率，近距离）：电磁感应定律
电磁反向散射耦合（超高频微波）
（1）电感耦合RFID系统：电磁波的空间传播规律
典型作用距离：10-20cm（<1m）
应答器向阅读器的信息传送时采用负载调制技术
1、电阻负载调制是一个调幅过程
2、电容负载调制是用附加的电容器代替调制电阻，此时读写器线圈的电压不仅发生振幅的变化，也发生相位的变化5）反向散射耦合RFID系统 超高频和微波，读写器、应答器和天线构成一个收发通信系统信息传递：负载调制滤波器、放大器、振荡器、混频器 14、电子标签分类 利用物理效应：一位电子标签、声表面波技术的标签利用电子电路：具有储存功能的标签、微处理器标签 15、一位电子标签（比特电子标签）
组成：标签、读写器、去激活器（独有）
原理：L-C振荡回路
1、标签频率调谐到fR
2、读写器发出；频率为fG的交变磁场
3、标签移近读写器，即感应到磁场
4、fR=fG时标签产生谐振。感应电流激发的感应磁场对外部磁场产生反作用，即交变磁场减弱
5、读写器判定有标签存在
常见的一位电子标签：软标签、硬标签
特点：
传播速度慢、易于工业化生产、性能稳定
声表面波电子标签：
构成：
天线、压电基底、叉指换能器（1套）、反射器（1套）
工作原理：
高频信号输入叉指换能器，激发声表面波
反射器反射声波，使同一组叉指换能器进行声波-电信号互相转换
特定组合规律的反射器->反射信号携带特定的编码信息
特点：
读取范围大，可靠不同种类产品均可使用芯片与天线匹配简单，工艺要求低可识别高速移动物体 受环境影响小 18、含有芯片的电子标签以集成电路芯片为载体
使用最广泛的电子标签
构成：天线、射频前端、控制电路
分类：
具有存储功能，不含微处理器
含有微处理器
1）具有存储功能的电子标签
控制部分构成：地址与安全逻辑、存储器特点：利用状态机在芯片上实现寻址和安全逻辑地址与安全逻辑：通过状态机控制所有的过程和状态构成：电源电路、时钟电路、I/O寄存器、加密部件、状态机状态机：能够根据控制信号按照预先设定的状态进行状态转移 能够跟踪某个内部状态收到外部事件后采取特定的操作响应事件更新状态 存储器： 分类：只读电子标签、可写入电子标签、能加密的电子标签、分段存储的电子标签分级密钥：系统有多个密钥，权限不同对应不同的子系统案例：公交卡 拥有密钥A和B公交车读写器使用A配对，只允许扣除金额充值点读写器使用B配对，允许充值2）含有微处理器的电子标签
微处理器、随机存储器、数据存储器、程序存储器、操作系统、MIFARE技术 20、比较IC卡与ID卡的不同IC卡，指的是集成电路卡，是将芯片按照符合的规范和要求，封装集成后的智能卡。可读写，容量大，数据记录可靠，使用方便。
ID卡全称身份识别卡，是一种不可写入的感应卡，含固定的编号。
IC卡出厂时即生成密钥，ID卡与磁卡一样，都仅仅使用了“卡的号码”而已，卡内除了卡号外，无任何保密功能，其“卡号”是公开、裸露的。所以说ID卡就是“感应式磁卡”，也就根本谈不上需要还是不需要初始化的问题。
读写器基本功能：
1）给标签提供能量
2）实现与电子标签的通信
3）实现与计算机通信
4）实现多个电子标签识别
5）实现移动目标识别
6）具备数据记录功能
读写器对数据载体的访问应该是尽可能透明的
读写器工作方式：
1、读写器先发言（RTF） 2、标签先发言（TTF）
RTF:
1）电子标签处于“等待”或称为“休眠”的工作状态
2）电子标签进入读写器的作用范围时，检测到一定特征的射频信号，便从“休眠”的工作状态转到“接收”状态
3）接收到读写器发送的指令后，进行相应的处理
4）然后将结果返回读写器
应用软件和读写器之间，应用软件为主动方。
RTF方式中，读写器和标签，读写器为主动方。
读写器的组成：
硬件：天线、射频模块、控制模块、接口软件控制模块 组成：ASIC组件、微处理器功能： 与应用软件通讯，执行接收的命令控制与电子标签的通信信号的编解码与标签通信的加密解密（ASIC）与标签之间的身份验证 射频模块包括：发送电路和接收电路 发送电路：处理控制模块提供的数字信号，通过天线发送接收电路：对天线收到的信号解调，恢复数字信号，传递给控制模块 接口：读写器的控制模块与应用软件之间的数据交换媒介读写器天线作用：
1）激活电子标签
2）向电子标签发出指令
3）接收来自电子标签的信息
读写器天线所形成的电磁场范围就是RFID系统的可读区域
读写器的结构形式：固定式、便携式
低频读写器：
主要工作频率：125kHz
例：考勤系统、汽车防盗系统、U2270B
U2270B芯片内部构成：振荡器、天线驱动器、供电电路、调频电路、滤波电路、输出控制电路
高频读写器：
主要工作频率：13.56MHz
例：二代身份证、电子车票
微波读写器：
通信链路信号分析（基于ISO 18000-6B）：
微波读写器防碰撞机制：
类二进制树算法
标签状态：掉电、准备、识别、交互
步骤：
所有“识别”状态，技术其=0的标签发送识别码
如有一个以上标签发送，读写器发送Fail指令
所有接到Fail指令的标签：
计数器不等于0：计数器+1
计数器等于0：随机产生一个1或0的数（加数）
产生的如果是1，计数器加1
产生的如果是0，计数器不变。这类标签再次发送识别码
新状况：
1）仍有多个标签：重复步骤2
2）所有标签都不发送（计数器不等于0）：阅读器发Success指令，大家全部减1，为0的发送识别码
3）只有一个标签发送，正确接收：进入数据交互状态。完成后读写器发success指令使其他“识别状态”标签计数器减1
4）只有一个标签发送，不正确接收：读写器发resend指令
读写器的发展趋势：
多功能、小型化、低成本、智能多天线、多通信接口、多制式兼容、多频段兼容、新技术应用