RFID技術(shù)概論

這是一篇臺(tái)灣工研院電子所 林禹臣寫的RFID簡介性的文章，可作為了解RFID的入門讀物

何謂RFID

RFID (Radio Frequency Identification )－「無線射頻身份識(shí)別系統(tǒng)」，我們常稱為感應(yīng)卡、感應(yīng)式IC卡或近接卡、非接觸卡等等。是針對(duì)接觸式系統(tǒng)的缺點(diǎn)而發(fā)展出來，利用射頻訊號(hào)以無線方式傳送及接收數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)且同時(shí)使用此射頻訊號(hào)來做無線傳能，因此識(shí)別卡不需與卡片閱讀機(jī)接觸即可做數(shù)據(jù)的交換, 而且卡片本身不需使用電池, 所以卡片就可以永久工作。
　

RFID的優(yōu)點(diǎn)

1.除了天線外之所有組件皆己做成芯片,可有效降低成本。
2.使用無線傳能,不必使用電池不用擔(dān)心電池秏盡的問題。
3.芯片密碼為世界唯一無法復(fù)制COPY，安全性高。
4.可制成各種包裝類型, 以應(yīng)用在各種不同場(chǎng)合。
5.采近接式讀卡, 不用和卡片閱讀機(jī)直接接觸、不用刷卡所以不怕接點(diǎn)臟污及磨損, 可放置于口袋、皮包內(nèi)，不必取出就能直接辨識(shí),增加使用上的便利性。
6.卷標(biāo)數(shù)據(jù)可重新由卡片閱讀機(jī)更改,用完可回收再利用。
7.使用壽命長。
　

RFID的應(yīng)用

以國內(nèi)RFID的應(yīng)用來說, 最早應(yīng)屬動(dòng)物芯片了, 臺(tái)北市目前所使用的悠游卡也是使用RFID, 而一般門禁的管制, 汽車芯片防盜器, 航空包裹及行李的識(shí)別, 感應(yīng)式電子標(biāo)簽, 文文件追蹤管理, 生產(chǎn)線自動(dòng)化, 停車場(chǎng)管制, 商店防盜, 后勤管理, 移動(dòng)商務(wù), 產(chǎn)品防偽, 物料管理, 甚至于也有人把它用在賽跑選手的計(jì)時(shí)方面, 以目前電子卷標(biāo)的芯片成本大約落在20美分到1美元之間, 因?yàn)閱蝺r(jià)還是偏高,所以目前還只使用在高單價(jià)商品上, 而業(yè)界目前的目標(biāo)是設(shè)法使其降低到10美分之下, 預(yù)計(jì)提高至0.13μm的制程,可望在2005年使RFID標(biāo)簽成本降至5美分, 預(yù)估至2008年全球RFID市場(chǎng)將超過30億美元。
　

RF-ID的頻率使用范圍

目前RFID主要使用頻段以低頻的134.2 KHz 及13.56MHz為主, 其它的頻率也有廠商投入生產(chǎn). 而這兩個(gè)頻段傳輸距離較短大約5公分~70公分左右，數(shù)據(jù)傳輸率也因頻寬的關(guān)系, 速度也只有10kbps左右, 所以為求有更遠(yuǎn)的傳輸距離及更高的傳輸速率,目前廠商都往更高頻300MHz ~ 1GHz的UHF頻帶及2.4GHz的SHF頻帶上，開發(fā)智能型的RFID標(biāo)簽。 目前UHF頻段的RFID標(biāo)簽最遠(yuǎn)可達(dá)近5公尺的傳輸距離，且每秒最多達(dá)40個(gè)封包的傳送，可大幅提升現(xiàn)階段的應(yīng)用層次。


目前RFID所使用的頻段及功率規(guī)定,數(shù)據(jù)來源:http://rfid-handbook.com
　

RFID的工作原理

一套完整的RFID系統(tǒng), 是由卡片閱讀機(jī)(Reader)與電子卷標(biāo)(TAG)也就是所謂的應(yīng)答器(Transponder)及應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫計(jì)算機(jī)系統(tǒng)三個(gè)部份所組成, 其動(dòng)作原理為由 Reader 發(fā)射一特定頻率之無線電波能量給Transponder, 用以驅(qū)動(dòng) Transponder電路將內(nèi)部之 ID Code送出，此時(shí) Reader 便依序接收解讀此ID Code, 送給應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)做應(yīng)用。


RFID的通訊及傳能的感應(yīng)方式

以RFID 卡片閱讀機(jī)及電子卷標(biāo)之間的通訊及傳能感應(yīng)方式來看大致上可以分成, 感應(yīng)偶合(Inductive Coupling) 及后向散射偶合(Backscatter Coupling)兩種, 一般低頻的RF-ID大都采用第一種式, 而較高頻的就大多是采第二種方式.



RF-ID系統(tǒng)的構(gòu)成:

1.RFID卷標(biāo)(TAG)卡片:其本身包含了

a.天線:用來接收由卡片閱讀機(jī)送過來的信號(hào),并把所要求的資料送回給卡片閱讀機(jī).
b.AC to DC電路:把由卡片閱讀機(jī)送過來的射頻訊號(hào)轉(zhuǎn)換成DC電源,并經(jīng)大電容儲(chǔ)存能量,再經(jīng)穩(wěn)壓電路以提供IC穩(wěn)定的電源.
c.解調(diào)變電路:把載波去除以取出真正的調(diào)變訊號(hào).
d.微處理器:把卡片閱讀機(jī)所送過來的信號(hào)譯碼, 并依其要求回送數(shù)據(jù)給卡片閱讀機(jī),若為有加密的系統(tǒng)還必需做加解密動(dòng)作.
e.內(nèi)存:做為系統(tǒng)運(yùn)作及存放識(shí)別數(shù)據(jù)的位置.
f.調(diào)變電路: 微處理器所送出的信息經(jīng)由調(diào)變電路調(diào)變后載到天線送出給卡片閱讀機(jī)


2.卡片閱讀機(jī)(READER): :其本身包含了

a.天線:用來發(fā)送無線信號(hào)給Tag,并把由Tag響應(yīng)回來的數(shù)據(jù)接收回來.
b.系統(tǒng)頻率產(chǎn)生器:產(chǎn)生系統(tǒng)的工作頻率.
c.相位鎖位回路(PLL):產(chǎn)生射頻所需的載波訊號(hào)
d.調(diào)變電路:把要送給Tag的信號(hào)載在載波送給射頻功率晶體送出.
e.微處理器:產(chǎn)生要送給Tag信號(hào)給調(diào)變電路,并同時(shí)把Tag回送回來的訊號(hào)譯碼, 并把所得的數(shù)據(jù)回傳給數(shù)據(jù)庫計(jì)算機(jī),若為有加密的系統(tǒng)還必需做加解密動(dòng)作.
f.內(nèi)存:做為系統(tǒng)運(yùn)作及存放識(shí)別數(shù)據(jù)的位置.
g.解調(diào)變電路: 把tag送過來的微弱信號(hào)解調(diào)回?cái)?shù)字信號(hào),再送給微處理器處理.
h.RS-232界面:用來和計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)
　

上圖是ISO18000-6的卡片閱讀機(jī)系統(tǒng)方塊圖數(shù)據(jù)

　

3.應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫計(jì)算機(jī)系統(tǒng):其本身包含了

a.計(jì)算機(jī)硬件:連接、顯示及處理卡片閱讀機(jī)運(yùn)作。
b.控制用應(yīng)用程序:控制卡片閱讀機(jī)的運(yùn)作,接收讀卡所回傳的數(shù)據(jù),并作出相對(duì)應(yīng)的處理，如開門、結(jié)帳、派遣、記錄...等。
c.數(shù)據(jù)庫:儲(chǔ)存所有Tag相關(guān)的數(shù)據(jù),供控制程序叫用。