秋考试 无线射频技术及应用复习题.docx
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秋考试无线射频技术及应用复习题
一¡知识题
1、自动识别技术是应用一定的识别装置，通过被识别物品和识别装置之间的接近活动，自动地获取被识别物品的相关信息，常见的自动识别技术有语音识别技术、图像识别技术、射频识别技术、条码识别技术（至少列出四种）。
2、RFID的英文缩写是RadioFrequencyIdentification。
3、RFID系统通常由电子标签、读写器和计算机通信网络三部分组成。
4、在RFID系统工作的信道中存在有三种事件模型：
①以能量提供为基础的事件模型
②以时序方式提供数据交换的事件模型
③以数据交换为目的的事件模型
5、时序指的是读写器和电子标签的工作次序。
通常，电子标签有两种时序：
TTF（TargetTalkFirst），RTF（ReaderTalkFirst）。
6、读写器和电子标签通过各自的天线构建了二者之间的非接触信息传输通道。
根据观测点与天线之间的距离由近及远可以将天线周围的场划分为三个区域：
非辐射场区、辐射近场区、辐射远场区。
7、读写器和电子标签之间的数据交换方式也可以划分为两种，分别是负载调制、反向散射调制。
8、按照射频识别系统的基本工作方式来划分，可以将射频识别系统分为全双工、半双工、时序系统。
9、按照读写器和电子标签之间的作用距离可以将射频识别系统划分为三类：
密耦合系统、远耦合系统、远距离系统。
10、典型的读写器终端一般由天线、射频模块、逻辑控制模块三部分构成。
11、控制系统和应用软件之间的数据交换主要通过读写器的接口来完成。
一般读写器的I/O接口形式主要有：
USB、WLAN、以太网接口、RS-232串行接口、RS-485串行接口。
12、从功能上来说，电子标签一般由天线、调制器、编码发生器、时钟、存储电路组成。
13、读写器之所以非常重要，这是由它的功能所决定的，它的主要功能有：
与电子标签通信、标签供能、多标签识别、移动目标识别。
14、根据电子标签工作时所需的能量来源，可以将电子标签分为有源/无源/半有源标签。
15、电子标签的技术参数主要有传输速率、读写速度、工作频率、能量需求。
16、最常用的差错控制方法有奇偶校验、循环冗余校验等。
17、在偶校验法中，无论信息位多少，监督位只有1位，它使码组中“1”的数目为偶数。
18、RFID系统中的数据传输也分为两种方式：
阅读器向电子标签的数据传输，称为下行链路传输；电子标签向阅读器的数据传输，称为上行链路传输。
19、电感耦合式系统的工作模型类似于变压器模型。
其中变压器的初级和次级线圈分别是：
阅读器天线线圈和电子标签天线线圈。
20、电子标签按照天线的类型不同可以划分为线圈型、微带贴片型、偶极子型三种。
21、RFID系统中有两种类型的通信碰撞存在，一种是阅读器碰撞，另一种是电子标签碰撞。
22、为了防止碰撞的发生，射频识别系统中需要设计相应的防碰撞技术，在通信中这种技术也称为多址技术，多址技术主要分为以下四种：
空/频/码/时分多址。
23、TDMA算法又可以分为基于概率的ALOHA算法和确定的二进制算法两种。
24、RFID系统通常由电子标签、读写器、应用软件三部分组成。
25、RFID系统按照工作频率分类，可以分为低频、高频、超高频、微波四类。
26、高频RFID系统典型的工作频率是13.56MHz。
27、超高频RFID系统遵循的通信协议一般是ISO18000-7、ISO18000-6。
28、目前国际上与RFID相关的通信标准主要有：
ISO/IEC18000标准、EPCGlobal标准。
29、电子标签含有物品唯一标识体系的编码，其中电子产品代码（EPC）是全球产品代码的一个分支，它包含著一系列的数据和信息，如产地、日期代码和其他关键的供应信息。
30、超高频RFID系统的识别距离一般为1~10m。
31、超高频RFID系统数据传输速率高，可达1kb/s。
二、概念题：
1.品质因素
答：
储能与耗能之比
2.滤波器
答：
（filter）通过有用频率信号抑制无用频率信号的部件或设备
3.分贝
答：
分贝（dB）是度量两个相同单位量比值大小，是相对某一标准或特定参考值而计算出的值。
当用在作功率时，
4.基带信号
答：
信源发出的未经调制的数字信号或模拟信号。
或信号源的信息（也称为信源）含有直流分量和频率较低的频率分量的信号。
5.调制
答：
是指用基带信号信号（调制波）去控制一个电振荡（载波信号）参量的过程
6.增益，
答：
即Gain。
通常为一个系统的信号输出与信号输入的比率
7.编码
答：
是将信号（如比特流）或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号格式
8.天线前后比
答：
指最大正向增益与最大反向增益之比，用分贝表示。
9.解调
答：
是指从载有信号的已调制信号中还原出基带信号的过程
10.信道
答：
传输信号的通道。
11.天线
答：
（antenna）是将高频电流或波导形式的能量变换成电磁波并向规定方向发射出去或把来自一定方向的电磁波还原为高频电流
12.增益
答：
放大器输出功率与输入功率比值的对数，用以表示功率放大的程度。
亦常指电压或电流的放大倍数
13.偶校验
答：
在传输字节中额外多传输1位，使传输的9个位数中1的个数为偶数，在接收端验证为偶数时就认为该接受字节无错误。
14.奇校验
答：
在传输字节中额外多传输1位，使传输的9个位数中1的个数为奇数，在接收端验证为奇数时就认为该接受字节无错误
三、问答题
1、超高频RFID系统的工作频率范围？
答：
433.92MHz和860～960MHz
2、ISO18000-3、ISO14443和ISO15693这三项通信协议针对的是哪一类RFID系统？
答：
高频系统
3、未来RFID的发展趋势是什么？
答：
超高频RFID
4、中国政府在2007年发布了《关于发布什么频段射频识别（RFID）技术应用试行规定的通知》，其频率覆盖范围是?
通知规定了中国UHFRFID技术的试用频率为是什么？
答：
UHF频度，800/900MHz；840-845MHz和920-925MHz
5、下列哪一个载波频段的RFID系统拥有最高的带宽和通信速率、最长的识别距离和最小的天线尺寸？
答：
2.45～5.8GHz
6、在一个RFID系统中，下列哪一个部件一般占总投资的60%至70%？
A、电子标签B、读写器C、天线D、应用软件
答：
电子标签
7、下列什么是电子标签的一个重要组成部分，它主要负责存储标签内部信息，还负责对标签接收到的信号以及发送出去的信号做一些必要的处理。
A、天线B、电子标签芯片C、射频接口D、读写模块
答：
电子标签芯片
8、绝大多数射频识别系统的耦合方式是什么？
答：
电感耦合式
9、读写器中负责将读写器中的电流信号转换成射频载波信号并发送给电子标签，或者接收标签发送过来的射频载波信号并将其转化为电流信号的设备是什么？
答：
天线
10、任意一个由二进制位串组成的代码都可以和一个系数仅为‘0’和‘1’取值的多项式一一对应。
则二进制代码10111对应的多项式是什么？
答：
x4+x2+x+1
11、电子标签正常工作所需要的能量全部是由阅读器供给的，这一类电子标签称为什么标签？
答：
无源标签
12、在射频识别系统中，最常用的防碰撞算法是什么？
答：
时分多址法
13、在基本二叉数算法中，为了从N个标签中找出唯一一个标签，需要进行多次请求，其平均次数是多少？
答：
14、射频识别系统中的哪一个器件的工作频率决定了整个射频识别系统的工作频率，功率大小决定了整个射频识别系统的工作距离？
A、电子标签B、上位机C、读写器D、计算机通信网络
答：
读写器
15、工作在13.56MHz频段的RFID系统其识别距离一般是多少？
A、<1cmB、<10cmC、<75cmD、10m
答：
不大于0.75m
16.在RFID系统中最常用鉴别数据传送是否正确的方法有哪些？
答：
奇偶校验法，循环冗余校验
17.PCD管理进入其能量场的多张卡的命令有哪些？
答：
Reset；REQA；WAKE-UP；SELECT；HALT
或者回答：
复位；请求应答；唤醒；选择；挂起
18.我们学校使用的就餐卡采用的国际标准是什么？
标准里的PICC和PCD分别代表什么？
答：
ISO/IEC14443，应答器（IC卡）和阅读器（读卡器）
19.RFID典型工作频率有哪些？
答：
125KHz，13.56MHz，915MHz，2.4GHz，5.8GHz
20.典型的读写器终端一般由几个部分构成？
答：
天线、射频模块、MCU模块、存储模块、人机接口模块等I
21.自动识别技术是应用一定的识别装置，通过被识别物品和识别装置之间的接近活动，自动地获取被识别物品的相关信息，常见的自动识别技术有那些（至少列出四种）？
答：
语音识别技术、图像识别技术、射频识别技术、条码识别技术
22.给出PICC的五种状态
答：
PowerOff；IDLE；READY；ACTIVE；HALT
或者回答：
断电状态；休闲状态；准备状态；激活状态；挂起状态
23.按照读写器和电子标签之间的作用距离可以将射频识别系统划分为哪三类？
答：
密耦合系统、远耦合系统、远距离系统。
四、图形题
1.请画出I2C的起始信号状态和终止信号状态
2.请给出图中ATR、AntiCollision、SelectApplication和Authentication&AccessControl分别代表MIFARE1S50非接触式IC智能射频卡的那些功能？
答：
请求之应答、防碰撞、卡片选择、认证及存取控制
3.请画出FSK和PSK的波形，已知2f1=f2和二进制码图，如图所示
答：
f1表示逻辑“1”，f2表示逻辑“0”
4.请给出AT24C256存储芯片的硬件电路图
这里A2引脚可以悬空
5.请画出曼彻斯特（Manchester）码
答：
6.请画出AT24C256存储芯片写一个字节在SDA线上的时序，包括起始信号状态设备地址、数据地址、应答位和终止信号状态等时序图
7.请画出TYPEA标准帧结构
答：
8.请给出下图图示RFID系统中每一个（共五个）波形的专业名称
答：
1.基带数据；
2.曼彻斯特编码；
3.副载波；
4.副载波编码；
5.副载波负载调制
9.请画出TYPEA短帧结构
答：
Sb1b2b3b4b5b6b7E
10.请画出SPI总线的连接框图
11.请给出I2C总线中i2c_start（）程序
答：
voidStart_I2c（）
{
SDA=1;/*发送起始条件的数据信号*/
SCL=1;
Delay（）；/*起始条件建立时间大于4.7us,延时*/
SDA=0;/*发送起始信号*/
Delay（）;/*起始条件锁定时间大于4μs*/
SCL=0;/*钳住I2C总线，准备发送或接收数据*/
Delay（）;
}
五¡计算题
1．如图所示：
已知R=2.43
；L=1.0uH；C=138pF,请给出此串联电路的
a.电流强度I（这里假定外加的电压为
）
b.谐振频率f0
c.品质因素Q
1）答：
a.总阻抗为
电路电流强度为I=u（t）/Z
答：
2）
答3）品质因数
答4）特征阻抗
2.请画出2.4GHz偶极子天线图，并给出天线振子长度。
答：
或
无线电波传播速度C=3x100000000米/秒
波长=CxT=C/f=300000000/2400000000米=0.125米
L=0.125/2
因此，天线振子的长度是1/4波长，即为:
L/2<=3.125厘米
3.如图所示：
在ＡＳＫ系统中，假设调幅的最大峰峰值A=10V；最小峰峰值B=6V，且
＝24us，
a）给出ASK的中文解释，
b）计算此波形的调制度，
c）计算出下图中的载波频率．
答：
ASK表示幅移键控
调制度为：
因此
载波的频率从
＝24us和图中可以看出
六、应用题
1¡请给出ISO/IEC14443标准中，TypeA和TypeB中读卡器到应答器以及应答器到读卡器之间的编码模式、调制模式、调制深度和数据传输率。
答：
TYPEA编码模式传输速率调制模式调制度
PCD=>PICCModifiedMiller106Kb/sASK100%
PICC=>PCDManchester106Kb/sLoadModulation+Subcarrierfc/16
TYPEB编码模式传输速率调制模式调制度
PCD=>PICCNRZ106Kb/sASK10%
PICC=>PCDBPSK-NRZ106Kb/sLoadModulation+Subcarrierfc/16
2、我校现在有一个3层楼的餐饮大楼，其中，第一层楼有15个结账刷卡点，充值和发卡也在1楼专用的房间里，第二层楼有7个结账刷卡点，第三层楼有5个结账刷卡点，请设计出我们学校校园一卡通系统在餐饮系统中的工程方案设计。
1）硬件核心系统图：
或
2）餐饮IC卡收费系统功能框图：
财务子系统；发卡子系统；充值子系统；数据采集（消费）；IC卡管理子系统
3）核心设备清单：
IC卡，读卡器，网关，上位机、数据库及应用软件
3、请给出读卡器的系统原理框图
或
4、简述IC卡的三（重）次认证过程
答：
（A）环：
由Mifare1卡片向读写器发送一个随机数据RB；
（B）环：
由读写器收到RB后向Mifare1卡片发送一个令牌数据TOKENAB，其中包含了读写器发出的一个随机数据RA；
（C）环：
Mifare1卡片收到TOKENAB后，对TOKENAB的加密的部分进行解密，并校验第一次由（A）环中Mifare1卡片发出去的随机数RB是否与（B）环中接收到的TOKENAB中的RB相一致；
（D）环：
如果（C）环校验是正确的，则Mifare1卡片向读写器发送令牌TOKENBA给读写器；
（E）环：
读写器收到令牌TOKENBA后，读写器将对令牌TOKENBA中的RB（随机数）进行解密；并校验第一次由（B）环中读写器发出去的随机数RA是否与（D）环中接收到的TOKENBA中的RA相一致；
如果上述的每一个环都为“真”，都能正确通过验证，则整个的认证过程将成功。
6.已知Mifare1S50卡的存储格式如图所示：
S50卡的存储容量为1K字节，
分为16个扇区，
每个扇区分为4个块，
每个块包含16个字节。
1）如果扇区0中的第0块的数据如下：
420A7E481740630373937H
请问此卡片的卡序列号SN是什么？
卡容量字节SIZE是什么？
卡类型号TagType是什么？
答：
SN是420A7E3937H
SIZE是420A7E3937H
TagType是420A7E481740630373937H
2）如果扇区14中块3的值为A0A1A2A3A4A5FF078069B0B1B2B3B4B5
根据控制位的定义，已知如图所示
A、存取控制位对块3的控制结构
密码A
密码A
存取控制
存取控制
密码B
密码B
C1X3
C2X3
C3X3
read
write
read
write
read
write
0
0
0
never
KEYA|B
KEYA|B
never
KEYA|B
KEYA|B
0
1
0
never
Never
KEYA|B
never
KEYA|B
never
1
0
0
never
KEYB
KEYA|B
never
never
KEYB
1
1
0
never
Never
KEYA|B
never
never
never
0
0
1
never
KEYA|B
KEYA|B
KEYA|B
KEYA|B
KEYA|B
0
1
1
never
KEYB
KEYA|B
KEYB
never
KEYB
1
0
1
never
Never
KEYA|B
KEYB
never
never
1
1
1
never
Never
KEYA|B
never
never
never
B、存取控制位对数据块0,1,2的控制结构
C1XY
C2XY
C3XY
Read
Write
Increment
Decr，Transfer，restore
0
0
0
KEYA|B
KEYA|B
KEYA|B
KEYA|B
0
1
0
KEYA|B
never
never
never
1
0
0
KEYA|B
KEYB
never
never
1
1
0
KEYA|B
KEYB
KEYB
KEYA|B
0
0
1
KEYA|B
never
never
KEYA|B
0
1
1
KEYB
KEYB
never
never
1
0
1
KEYB
never
never
never
1
1
1
Never
never
never
never
C、存取控制位对数据块的控制结构的4个字节的定义
C2X3_b
C2X2_b
C2X1_b
C2X0_b
C1X3_b
C1X2_b
C1X1_b
C1X0_b
C1X3
C1X2
C1X1
C1X0
C3X3_b
C3X2_b
C3X1_b
C3X0_b
C3X3
C3X2
C3X1
C3X0
C2X3
C2X2
C2X1
C2X0
BX7
BX6
BX5
BX4
BX3
BX2
BX1
BX0
请问密钥A和密钥B是什么？
FF078069代表什么？
答：
密钥A：
A0A1A2A3A4A5
密钥B：
B0B1B2B3B4B5
块3中的4个字节值是FF078069，控制位4个字节展开如下：
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
0
1
按照图示的定义可知在扇区14的4个存储块中
块0、1、2的各16个字节中，只要块3中的密钥A或密钥B同读卡器密钥匹配，根据表B可知读数据，写数据，增值，减值，传输和存储
块3存储的控制位的要求是除了密码A永远不可读之外，密码A和密码B在验证密码A|B匹配的情况下密码A可写，密码Ｂ可读可写，存取控制位的４个字节可读可写。
RFID系统概论
一、RFID——RadioFrequencyIdentification
RFID利用射频信号通过空间耦合实现无接触信息传递达到识别目标的技术。
系统通常读写器、电子标签及应用软件组成。
可用于物流，电子票证，动物或资产追踪管理，供应冷链，高速公路智能收费等领域。
二、工作原理：
读写器控制射频模块发出射频信号，电子标签主动发送（有源标签）或者凭借感应电流所获得的能量（无源标签）发送出芯片中的存储信息，接收标签的应答，读写器对标签的传递过来的信息进行解码，并传输到主机进行数据处理。
1）在低频段（100MHz以下）基于电感耦合（近距）
2）在高频段（400MHz以上）基于电磁反向散射耦合（雷达，远距）
三、按工作频段分类：
工作频段
通信标准协议
优点
缺点
低频（LF）
<125KHz
ISO18000-2
ISO11785
标准CMOS工艺
技术简单可靠成熟
无频率限制
通信速度低
识别距离短（<10cm）
天线尺寸大
高频（HF）
13.56MHz
ISO18000-3
ISO14443
ISO15693
与标准CMOS工艺兼容
技术可靠成熟
在交通智能卡等领域应用广泛
距离不够远（<75cm）
天线尺寸大，
受金属材料等影响大
超高频（UHF）
840-845MHz和
920-925MHz
ISO18000-6
ISO18000-7
长距离定向识别
天线尺寸小，可绕射，无需可视距离，
发展潜力巨大
各国有不同的频段管制，
受金属和液体等材料影响较大
对人体有伤害，限制发射功率
微波
2.45～5.8GHz
ISO18000-4
DSRC
除了UHF特性外
更高的带宽和通信速率
更长识别距离，更小的天线尺寸
ISM频段共享产品多
易受干扰，技术相对复杂
对人体有伤害，限制发射功率
PCD和PICC（IC卡）之间的交互过程
以下信息主要内容为UHF频段下的RFID知识:
RFID的工作原理
一、RFID工作原理
•阅读器通过天线向周围空间发送一定频率的射频信号;
•标签一旦进入阅读器天线的作用区域将产生感应电流，获得能量被激活;激活标签将自身信息编码后经天线发送出去;
•阅读器接收该信息，经过解码后必要时送至后台网络;
•后台网络中主机鉴定标签身份的合法性，只对合法标签进行相关处理，通过向前端发送指令信号控制阅读器对标签的读写操作;
二、RFID的三种工作模型
1）以能量供给为基础的工作模型
无源电子标签：
当标签进入阅读器的工作范围内以后，标签收到阅读器发送的信号，产生感应电流从而激活内部的电路，内部整流电路将射频能量转化为电能，将该能量存储在标签内部的大电容里，进而为其正常工作提供了所需的能量。
半有源电子标签：
阅读器发送的射频信号只用来激活标签。
有源电子标签：
只要标签处于阅读器的工作范围以内，就可以主动向阅读器发送信号。
2）以时序方式完成数据传输的工作模型
阅读器先发言模式（RTF,ReaderTalkFirst）
如果阅读器不主动激活电子标签的话，电子标签不会向阅读器发送信号，通常用于无源标签。
电子标签先发言模式（TTF,TagTalkFirst）
就算阅读器不激活标签，标签也会主动向阅读器发送信号
3）以数据传输为目的的工作模型
上行链路传输
电子标签向阅读器的数据传输。
下行链路传输
阅读器向电子标签的数据传输。
三¡RFID防碰撞理论
1）碰撞的种类
阅读器碰撞：
多个阅读器同时与一个标签通信，致使标签无法区分阅读器的信号。
电子标签碰撞：
多个标签同时响应阅读器的命令而发送信息，使阅读器无法识别标签。
2）传统解决方案
1）空分多址（SDMA）
2）频分多址（FDMA）
3）码分多址（CDMA）
4）时分多址（TDMA）
应用最广泛，又可以分为基于概率的ALOHA算法（饿死）和确定的二进制算法两种。
3）ALOHA反碰撞算法
1、纯ALOHA算法
•主要采用标签先发言（Tag-Talk-First）的方式，即电子标签一旦进入阅读器的工作范围获得能量后，便向阅读器主动发送自身的序列号。
•在某个电子标签向阅读器发送数据的
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