rfid射频识别技术基本组成及原理是什么，RFID射频识别技术基本组成及原理

很多朋友对rfid射频识别技术基本组成及原理是什么，RFID射频识别技术基本组成及原理不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

物联网已被确定为我国战略性新兴产业之一。《物联网“十二五”发展规划》的出台，无疑给国内正在发展的物联网带来了一股强劲的东风。作为物联网发展的关键技术，RFID技术的应用市场必将随着物联网的发展而扩大。RFID射频识别技术RFID的英文全称是Radio FrequencyIdentification，射频识别，又称电子标签、射频识别、感应电子芯片、感应卡、感应卡、非接触卡、电子条形码。

RFID射频识别是一种非接触式自动识别技术，通过射频信号自动识别目标物体并获取相关数据，可以在各种恶劣环境下工作，无需人工干预。

RFID技术可以同时识别高速移动的物体和多个标签，操作快捷方便。短距离射频产品不怕油污、灰尘污染等恶劣环境，可以在这样的环境下替代条形码，比如在工厂的流水线上跟踪物体。远程射频产品多用于交通，识别距离可达数十米，如自动收费或车辆识别。RFID系统架构

一个典型的RFID系统主要由阅读器、电子标签、RFID中间件和应用系统软件组成。一般我们把中间件和应用软件统称为应用系统。FRID的系统结构在实际的RFID解决方案中，RFID系统包含一些基本的组件。组件分为硬件组件和软件组件。

从功能实现的角度来看，RFID系统可以分为两部分：边缘系统和软件系统。边缘系统主要完成信息感知，属于硬件组件。软件系统完成信息的处理和应用；通信设施负责整个RFID系统的信息传输。RFID系统的基本组成1、电子标签(又称应答器或智能标签)是一种微型无线收发器，主要由内置天线和芯片组成。

2、读取器读取器是捕获和处理RFID标签数据的设备。它可以是单个个体，也可以嵌入到其他系统中。阅读器也是RFID系统的重要组成部分之一，因为它可以将数据写入RFID标签，所以称为阅读器。阅读器的硬件部分通常由收发器、微处理器、存储器、外部传感器/执行器、报警器输入/输出接口、通信接口和电源组成。读取器原理图3、控制器

控制器是读卡器芯片有序工作的指挥中心，主要功能有：与应用系统软件进行通信；执行应用系统软件发出的动作指令；控制与标签的通信过程；基带信号的编码和解码；执行防碰撞算法；加密和解密在读取器和标签之间传输的数据；在阅读器和电子标签之间进行身份认证；控制键盘、显示设备和其他外部设备。其中，最重要的是读卡器芯片的控制操作。

4、读取器天线天线是一种以电磁波形式接收或辐射射频信号功率的装置。它是电路与空间的接口器件，用于实现导波与自由空间波的能量转换。在RFID系统中，天线分为两类：电子标签天线和阅读器天线，分别负责接收能量和发射能量。RFID系统的阅读器天线的特征在于：

小到足以附在想要的物品上；具有全向或半球覆盖的方向性；可以向标签的芯片提供最大可能的信号；不管物体的方向如何，天线的极化都能匹配读卡器的询问信号；具有鲁棒性；价格便宜。选择阅读器天线时应该考虑的主要因素是：天线的类型；天线阻抗；应用于物品的射频性能；标签物品周围有其他物体时RF的性能。5、通信设施

通信设施为不同的RFID系统管理提供安全的通信连接，是RFID系统的重要组成部分。通信设施包括有线或无线网络以及读取器或控制器和计算机之间的串行通信接口。无线网络可以是个人区域网(PAN)(例如蓝牙技术)、局域网(例如802.11x、WiFi)、广域网(例如GPRS和3G技术)或卫星通信网络(例如用于地球静止卫星的L波段RFID系统)。RFID系统的基本原理1、基本原理

从电子标签与阅读器之间的通信和能量感应来看，该系统一般可分为两类，即感应耦合系统和电磁反向散射耦合系统。感应耦合是通过空间高频交变磁场实现的，其原理是基于电磁感应定律。电磁后向散射耦合，即雷达原理模型，根据电磁波的空间传播规律，在击中目标后反射发射的电磁波，并携带回目标信息。

2、感应耦合RFID系统RFID的感应耦合模式符合ISO/IEC 14443协议。感应耦合电子标签由电子数据载体组成，通常由单个微芯片和用作天线的大面积线圈组成。

几乎所有电感耦合的电子标签都是被动工作的，标签中的微芯片工作所需的能量全部由阅读器发出的感应电磁能量提供。高频强电磁场由阅读器的天线线圈产生，穿过线圈横截面和线圈周围空间，使附近的电子标签产生电磁感应。电感耦合RFID系统示意图3、电磁背散射RFID系统(1)背散射调制

雷达技术为RFID反向散射耦合模式提供了理论和应用基础。当电磁波遇到空间目标时，一部分能量被目标吸收，另一部分以不同的强度向各个方向散射。散射的能量有一小部分被反射回发射天线，被天线接收(因此，发射天线也是接收天线)，接收到的信号可以被放大处理，得到目标的相关信息。

当电磁波从天线发射到周围空间时，会遇到不同的目标。到达目标的电磁波能量(自由空间衰减)一部分被目标吸收，另一部分以不同的强度向各个方向散射。部分反射的能量最终会返回到发射天线，这就是所谓的回波。在雷达技术中，这种反射波可以用来测量目标的距离和方位。

对于RFID系统，可以采用电磁反向散射耦合方式，通过电磁波反射完成电子标签到阅读器的数据传输。这种工作模式主要用于915MHz、2.45GNz或更高频率的系统。(2)RFID反向散射耦合模式

目标反射的电磁波的频率由反射截面决定。反射截面的大小与一系列参数有关，如目标的大小、形状和材料，电磁波的波长和偏振方向等。由于目标的反射性能通常随着频率的增加而增加，所以RFID背散射耦合方式采用UHF和UHF，应答器与阅读器之间的距离大于1 m，阅读器、应答器(电子标签)和天线构成收发通信系统。RFID反向散射耦合模式的原理

4、声表面波标签的识别原理

（1）声表面波器件

声表面波（Surface Acoustic Wave，SAW）器件以压电效应和与表面弹性相关的低速传播的声波为依据。SAW器件的体积小、重量轻、工作频率高、相对带宽较宽，并且可以采用与集成电路工艺相同的平面加工工艺，制造简单，重获得性和设计灵活性高。

声表面波器件具有广泛的应用，如通信设备中的滤波器。在RFID应用中，声表面波应答器的工作频率目前主要为2.45GHz。

声表面波应答器的基本结构

（2）声表面波RFID的原理

SAW标签由叉指换能器和若干反射器组成，换能器的两条总线与电子标签的天线相连接。阅读器的天线周期地发送高频询问脉冲，在电子标签天线的接收范围内，被接收到的高频脉冲通过叉指换能器转变成声表面波，并在晶体表面传播。反射器组成对入射表面波部分反射，并返回到叉指换能器，叉指换能器又将反射脉冲串转变成高频电脉冲串。

由于声表面波的传播速率低，有效的反射脉冲串在经过及微妙的延迟时间后才回到阅读器。

声表面波的传播

（3）声表面波RFID系统的关键技术

标签编码容量与作用距离应答器和读写器的配合应用小型低成本且适合待识别物品的电子标签天线封装由于标签附着的物品和使用环境千差万别，所以其封装结构各有特色，它们都必须达到以下几个要求。

保证压电芯片在工作寿命期间能耐受外部环境应力及其变化，不造成性能恶化。至少不能影响或极少影响标签天线的高频电磁波接收效果。固定于待识别物的方法简单、附着牢靠，不明显损伤该物品。外型美观，对于待识别物和谐，并满足安全和保护环境等要求。（4）声表面波RFID的优点

由于SAW器件本身工作在射频波段，无源且抗电磁干扰能力强，所以SAW技术实现的电子标签具有一定的独特优势，是对集成电路（IC）技术的补充。

声表面波RFID的主要特点有：

读取范围大且可靠，可达数米；可使用在金属和液体产品上；标签芯片与天线的匹配简单，制作工艺成本低；不仅能识别静止的物体，而且能识别速度达300km/h的高速运动物体。可在高温差（-100300）、强电磁干扰等恶劣环境下使用。RFID技术的优缺点

1、优点：

RFID芯片与RFID读卡器对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性。信息的读取上并不受芯片尺寸大小与形状限制，不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质，而且，RFID标签正往小型化与多样形态发展，以应用于不同产品。RFID技术识别相比传统智能芯片更精确，识别的距离更灵活。可以做到穿透性和无屏障阅读。

RFID芯片标签可以重复地新增、修改、删除内部储存的数据，方便信息的更新。内部数据内容经由密码保护，使其内容不易被伪造及变造。RFID芯片数据容量很大，而且随着技术发展，容量还有增大的趋势。2、缺点：

技术成熟度不够。RFID技术出现时间较短，在技术上还不是非常成熟。由于超高频RFID电子标签具有反向反射性特点，使得其在金属、液体等商品中应用比较困难。成本高。RFID电子标签相对于普通条码标签价格较高，为普通条码标签的几十倍，如果使用量大的话，就会造成成本太高，在很大程度上降低了市场使用RFID技术的积极性。安全性不够强。

RFID技术面临的安全性问题主要表现为RFID电子标签信息被非法读取和恶意篡改。技术标准不统一。RFID技术目前还没有形成统一的标准，而且市场上多种标准并存，致使不同企业产品的RFID标签互不兼容，进而在一定程度上造成RFID技术的应用的混乱。

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