RFID知识点总结.docx

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RFID知识点总结

第1章物联网RFID系统概述

1、什么是射频识别技术（RadioFrequencyIdentification）（问答）：

是一种自动识别技术，它利用无线射频信号实现无接触信息传递，达到自动识别目标对象的目的。

2、物联网的定义（了解）

通过射频识别传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按照约定的协议把任何物体与互联网连接起来进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

3、自动识别技术（选择）

可分为条码识别技术、生物识别技术、图像识别技术、磁卡识别技术、ic识别技术、光学字符识别技术和射频识别技术等。

4、RFID技术的优势与特点（简答）

①抗污损能力强②安全性高③容量大④可远距离同时识别多个电子标签⑤是物联网的基石。

5、欧洲智能系统集成技术平台在报告中分析预测,物联网未来的发展将经历四个阶段：

（了解）2010年前，被广泛应用于物流零售和制药领域，2010至2015年实现物体互联，2015至2020年，物体进入半智能化，2020年后物体进入全智能化。

6、RFID基本组成（填空）：

电子标签，读写器，系统高层。

7、RFID系统分类：

按照频率分类①低频系统125k赫兹②高频系统12.56M赫兹③微波系统860、960M赫兹，2.45G、5.8G赫兹

按照耦合方式分类①电感耦合方式，②电磁反向散射方式。

8什么叫电子标签，电子标签由哪些部分构成。

（简答）

电子标签又称为射频标签，应答卡或射频卡。

电子标签是射频识别的真正数据载体，从技术角度上来说，射频技术的核心是电子标签，读写器是根据电子标签的性能而设计的，电子标签由标签专用芯片和标签天线组成。

9、电子标签的结构形式，第二代身份证、城市一卡通、门禁卡、银行卡。

10、电子标签的工作特点（传输速度、通信距离）

低频电子标签的工作特点：

低频电子标签一般为无源标签，电子标签与读写器传输数据时，电子标签位于读写器天线的近场区，电子标签的工作能量通过电感耦合方式从读写器中获得。

11、低频电子标签的优点：

低频频率使用自由，工作频率不受无线电管理委员会的约束，低频电波穿透力强，可穿透弱导电性物质，能在水、木材和有机物质等环境中应用。

低频电子标签一般采用普通CMOS工艺，具有廉价省电的特点。

低频电子标签有不同的封装形式，好的封装形式有十年以上的使用寿命，

12、微波电子标签的优点：

微波电子标签与读写器的距离较远，一般大于一米，典型情况为4米至7米，最大可达十米以上，有很高的数据传输速率，在很短的时间可以读取大量的数据，可以读取高速运动物体的数据，可以同时读取多个电子标签的信息。

13、读写器的基本组成及各部分功能

读写器通过天线与电子标签进行无线通信，读写器可以看成是一个特殊的收发信机，同时，读写器也是电子标签与计算机网络的连接通道，组成各部分如下

①读写器由射频模块控制处理模块和天线组成，读写器可以工作在一个或多个频率，可以读取一种或多种型号的电子标签，并可以与计算机网络进行通信。

②读写器天线可以是一个独立的部分,也可以内置到读写器中。

③射频模块用于将射频信号转换为基带信号

④控制模块是读写器的核心，对发射信号进行编码调制等各种处理，对接收信号进行解调解码等各种处理，执行防碰撞算法,并实现与后端应用程序的接口规范。

14、了解系统高层

将许多读写器获取的数据有效整合，完成查询、管理及系统交换等功能。

RFID必将通过网络整合，计算机网络将成为RFID系统高层。

第二章，工作频率及无线传输

1、频谱划分

低频、高频，超高频，微波。

2、读写器和电子标签之间无线射频信号的传输方式主要有两种，一种是电感耦合方式，一种是电磁反向散射方式。

电感耦合方式适用于低频高频，近场通信，天线的形状为线圈，电磁反向散射方式适用于微波，远区通信，天线形态多样（对称）

3、两个线圈之间的耦合功率与什么因素有关：

工作频率，线圈匝数线圈面积，线圈间的距离和线圈的相对角度。

4、微波的工作原理

微波RFID是电磁反向散射的识别系统，采用雷达原理模型，工作波长较短。

第三章天线技术，

1、总述：

天线对RFID系统十分重要，是决定系统性能的关键部件，天线可分为低频高频及微波天线，在每一频段，天线又分为读写器天线和电子标签天线。

在低频和高频频段，读写器和电子标签基本都采用线圈天线，微波天线形式多样，可以采用对称振子天线。

微带天线阵列天线，宽频带天线等，RFID天线制作工艺主要有，线圈绕制法，蚀刻法印刷法等，。

这些工艺既有传统的制作方法，也有近些年来发展起来的新技术。

2、按天线的结构来分类

天线可分为线状天线、面状天线、缝隙天线、微带天线等。

①线状天线是指线半径远小于线本身的长度和波长，且载有高频电流的金属导线。

线状天线可以用于低频高频和微波波段，有直线型环型和螺旋形等多种形状，到f天线。

②面状天线是由尺寸大于波长的金属面构成的，主要用于微波波段，形状可以是喇叭或抛物面状等。

③缝隙天线是金属面上的线状长槽，长槽的横向尺寸远小于波长及纵向尺寸，长槽上有横向高频电场。

④微带天线由一个金属贴片和一个金属接地板构成，金属贴片可以有各种形状，其中长方形和圆形是最常见的，微带天线适用于平面结构，并可以用印刷电路技术来制造。

3、天线的电参数

天线的电参数包括天线的效率、输入阻抗，天线的方向性参数，增益，有效长度，极化，频带宽度等。

4、半功率波瓣宽度

半功率波瓣宽度越窄说明天线辐射的能量越集中，定向性越好。

5、增益

增益定义为当天线与理想无方向性天线的输入功率相同时，两种天线在最大辐射方向上辐射的功率密度之比，增益同时考虑天线的方向性系数和效率，，一个增益为10db，输入功率为1W的天线，另一个增益为2db，输入功率为5W的天线，在最大辐射方向上具有相同的效果。

6、各类天线简要介绍

①对称振子天线，对称振子天线是一种应用广泛的线状天线，它既可以单独使用又可以作为天线阵的单元。

②引向天线又称八木天线，是一种广泛应用于米波和分米波的天线，引向天线是一个紧耦合寄生振子端射阵，它由一个有源振子、一个反射振子（稍长于有源振子），和若干个引向振子（稍短于有源振子）

③螺旋天线，螺旋天线是由导体螺旋线构成，螺旋线是空心的或着是在低耗的介质棒上。

圈的直径可以是相同的也可以随高度不断减小，圈的距离可以是等距的，也可以是不等距的

④微带天线。

⑤旋转抛物面天线。

7、天线应用的一般要求

（1）电子标签天线

①必须足够小能够附着到需要的物体上。

②必须电子标签有机地结合成一体或贴在侧面或嵌入到物体内部

③一些应用要求电子标签具备特定的方向，例如具有全相向或半球覆盖的方向性，以满足零售商品跟踪等需要。

④给标签的芯片提供最大可能的信号和能量。

⑤无论物体在什么方向，RFID天线的极化都能与读写器的询问信号相匹配。

⑥电子标签可能被用在高速的传送带上，此时有多普勒频移，天线的频率和带宽应不影响RFID工作。

⑦电子标签的读写器读取区域的时间很少，要求有很高的读取速率，RFID系统必须保持标签识别的快速无误。

⑧电子标签天线必须可靠，并保证在温度湿度压力发生变化。

以及在标签印刷和层压处理中的存活率。

⑨天线的频率和频带要满足技术标准，电子标签期望的工作频率带宽依赖于标签使用的规定。

⑩具有鲁棒性。

⑪便宜。

⑫标签天线必须是低成本，约束了天线结构和根据结构使用的材料，标签天线多采用铜铝或银油墨，

（2）、读写器天线

①读写器天线既可以与读写器集成在一起，也可以采用分离式。

②对于远距离系统，天线和读写器一般采用分离式结构，并通过阻抗匹配的同轴电缆连接到一起。

③读写器天线设计要求低剖面小型化，，读写器由于结构，安装和使用环境等变化多样，读写器产品朝着小型化甚至超小型化发展。

④读写器天线设计要求多频段覆盖。

⑤对于分离式读写器还将涉及天线阵的设计问题，目前国际上已经开始研究读写器的应用智能波束扫描天线阵。

8、RFID天线的设计步骤

①选定应用的种类，确定电子标签天线需要的参数。

②确定天线采用的材料。

③确定电子条标签天线的结构。

④ASIC封装后，确定天线的阻抗.

⑤综合优化天线参数,使天线参数满足技术指标。

⑥用网络分析仪检测天线的各项指标。

9、低频和高频天线具有如下特点

①天线都采用线圈的形式。

②线圈的形式多样，可以是圆形环也可以是矩形环。

③天线的尺寸比芯片的尺寸大很多，电子标签的尺寸主要是由天线决定的。

④有些天线的基版是柔软的，适合粘贴在各物体的表面。

⑤由天线和芯片构成的电子标签，可以比拇指还小。

⑥由天线和芯片构成的电子标签可以再条带上批量生产，

10、微波天线有如下特点

①微波天线的结构多样。

②很多电子标签的天线基板是柔软的，适合粘贴在各种物体的表面上。

③天线的尺寸比芯片尺寸大很多，电子标签的尺寸主要是由天线决定的。

④由天线和芯片构成的电子标签很多可以在条带上批量生产。

⑤由天线和芯片构成的电子标签很多是在条带上批量生产。

⑥由天线和芯片构成的电子标签尺寸很小。

⑦有些天线提供可扩充装置，提供短距离和长距离的电子标签。

11、制造工艺

线圈绕制法，蚀刻法，印刷法

（1）线圈绕制法的特点

①频率范围在125k赫兹到134k赫兹电子标签，只能采用这种工艺，线圈的圈数一般为几百到上千。

②这种方法的缺点是成本高、生产速度慢。

③高频天线也可以采用这种工艺，线圈的匝数一般为几到几十。

。

④UFH天线很少采用这种工艺

（2）蚀刻法的特点

①蚀刻天线精度高，能够与读写器的询问信号相匹配，天线的阻抗方向性，等性能都很好，制造良率较高，天线性能优异且稳定，

②这种方法的缺点是成本太高，制作程序繁琐、产能低下、成本昂贵。

③高频标签常采用这种工艺

④蚀刻的标签耐用年限为十年以上。

（3）印刷法

印刷天线是直接用导电油墨在绝缘基板上印刷导电，线路，形成天线和电路。

印刷天线技术可以用于大量制造13.56兆赫兹，和ufh频段RFID电子标签，这种方法的缺点是，电阻大、附着力低、耐用年限较短，优点是识别距离远、速度快、成本低。

第四章射频前端电路

1、什么是基带信号，基带信号的特征

无线通讯传递的原始电信号频率很低成为基带信号，频率较低不适合在无线中传输，但是以自由空间作为信道的无线传输，却无法直接传输这些基带信号，把基带信号变换成适合在无线信道中传输的信道，并在接收端进行反变换，需要采用射频前端电路。

2、线圈的自感和互感，磁通量，磁感应强度b通过曲面s的通亮成为磁通量，磁通量用表示

线圈的电感

当磁场是由线圈本身的电流产生时，通过线圈的总磁通量与电流的比值乘轨线圈的自感，也体现圈的电感l。

线圈的互感

当地一个线圈上的电流产生磁场，并且该磁场通过第二个线圈时，通过第二个线圈总磁通量与第一个线圈上电流的比值，成为两个线圈的互感。

（互感强度与哪些因素有关）

3、RFID读写的射频前端电路采用串联谐振电路。

对读写器射频前端的构造有如下要求

①读写器天线上的电流最大，使读写器线圈产生最大的磁通量。

②功率匹配最大程度的输出读写器的能量。

③足够的带宽，使读写器信号无失真输出

根据以上要求读写器天线的电路应该是串联谐振电路。

串联谐振电路如图所示：

4电子标签的射频前端采用并联谐振电路。

5、读写器电子标签之间的电感耦合，整流器的作用，稳压电路。

6、电阻负载调制的特性

①当二进制数据编码为1时，开关s接通，电子标签的负载电阻为

并联。

当二进制数据编码为零时，开关s断开，电子标签的负载电阻rl这说明，开关s接通时，电子标签的负载电阻比较小，②对于并联谐振，如果并联电阻比较小，将降低品质因数，就是说，当电子标签的负载电阻比较小时，品质因数q值将降低，这将使谐振回路两端的电压下降。

③上述分析说明，开关s接通或断开，会使电子标签谐振电路两端的电压发生变化，为了恢复解调电子标签发送的数据，上述变化因输送到读写器，当电子标签回路两端的电压发生变化时，由于线圈电感耦合，这种变化会传递给读写器，

7、微波RFID系统采用电磁反向反射方式进行工作。

在这种工作方式中射频前端涉及很多射频电路的模块，其中包括射频滤波器、射频放大器、混频器及射频震荡器。

8、滤波器的类型

滤波器有低通、高通、带通、带阻四种基本类型

第5章编码与调制

1、什么叫调制，为什么要调制？

使信息转化为不同类型的方波。

2、了解模拟信号和数字信号、时域和频域。

3、信道

信道可以分为两大类，一类是电磁波在空间传播的渠道，如短波信道、微波信道等，另一类是电磁波的导引传播渠道，如电缆信道、光纤信道等。

RFID采用无线信道。

（1）信道带宽，信号所拥有的频率范围叫做信号的频带宽度，简称带宽。

（2）信道传输速率

（3）波特率与比特率

①波特率是指数据信号对载波的调制速度，单位时间内载波调制状态改变的次数来表示，在信息传输通道中，携带数据信息的信号单元称为码元，每秒钟通过信道传输的码元称为码元传输率，简称波特率。

②比特率。

每秒钟通过信道传输的信息量称为位传输速率，简称比特率。

比特率是数据传输速率，表示单位时间内可传输二进制数据的位数。

③波特率与比特率的关系

如果一个码元的状态数可以用M个电平数表示

（4）信道容量

①具有理想低通矩形特性的信道，最高码元传输速率=2BW,

最高数据传输速率为2BW㏒2M，

②带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道

③RFID的信道容量，带宽越大，信道容量越大，信噪比越大，信道容量越大.

4、编码与调制信源编码，信道编码，保密编码。

5、什么是调制，调制的目的，为什么要调制，调制的原因。

调制的过程用于通信系统的发端，调制就是将其带信号的频谱，搬移到信道通带的过程。

调制的目的是把传输的模拟信号或数字信号变换成是和信道传输的信号。

经过调制的信号成为已调信号或带通信号、频带信号。

①信道需要调制的原因：

工作频率越高带宽越大，工作频率越高天线尺寸越小。

②信道调制的方法，在无线通信中调制是指载波调制，载波调制就是用调制信号去控制载波参数的过程。

未受调制的周期性震荡信号称为载波，它可以是正弦波也可以不是正弦波。

当载波是正弦信号时，采用数字调制，也称键控法，调频调幅调相。

6，常用的编码方法

①反向不归零编码

②曼彻斯特编码

③单极性归零编码

④差动双向编码

⑤米勒编码

⑥差动编码

7、RFID常用数字调制的方式

8、副载波调制

副载波调制是指首先把信号调制在载波一上，出于某种原因决定对这个结果再进行一次调制，就用这个结果去再去调制另外一个频率更高的载波二。

第6章数据完整性与数据安全性

1、RFID是一个开放的无线系统。

数据传输完整性主要存在两个方面的问题：

一是各种干扰、另一个是电子标签之间数据的碰撞。

2、误码控制的基本原理

为了使通信系统具有检测和纠错的能力，应当按照一定的规则在信源编码的基础上增加一些冗余编码。

①信源编码与监督编码②许用码组和禁用码组

3、奇偶校验

4、循环冗余校验

5、数据传输中的防碰撞问题

数据传输的工作方式主要有三种，分别为无线电广播方式、多路存取工作方式、多个读写器给多个电子标签同时发送数据的工作方式。

解决方法碰撞问题需要用到多路存取法，多路存取法主要有空分多路（SDMA）频分多路（FDMA）时分多路（TDMA）码分多路（CDMA）。

9、消息认证和数据加密有效地实现了数据的安全性。

10、RSA系统是迄今为止所有公钥密码中最著名和使用最广泛的一种体系。

11、RFID电子标签按芯片的类型分为存储型、逻辑加密型和CPU型标签。

12、MIFARE公交卡认证的流程可分为以下几个步骤

①应用程序通过读写器上电子标签发送认证请求。

②电子标签收到请求后向读写器发送一个随机数b。

③读写器收到随机后向电子标签发送要验证的密钥加密的b的数据包，其中包含了读写器生成的另一个随机数a

④电子标签收到数据包后，使用芯片内部存储的密钥进行解密，解出随机数b并校验与之发出的随机数b是否一致。

⑤如果是一致的，则使用芯片内部存储的密钥，对a进行加密并发送给读写器；

⑥读写器收到此数据包后，进行解密，解出a并与其发出的a比较是否一致，以上环节都成功则验证成功，否则验证失败。

第7章电子标签的体系结构

1、什么是EAS系统:

单比特射频识别器系统,只有两个状态，衣服防盗扣

2、声表面波（SAW）器件特点:

①实现器件的超小型化.

②实现器件的优越性能。

③易于工业化生产。

④性能稳定。

3、声表面波标签

特点，体积小、重量轻、可靠性高、一致性好以及设计灵活等优点，已覆盖十兆赫兹至2、5G赫兹，目前使用的主要频率为2.45G赫兹，这种标签无源且抗干扰性能力很强。

4、声表面波的工作原理

声表面波SAW标签是由叉指换能器IDT和若干发射器组成,叉指换能器的两条总线与标签天线相连接,读写器天线周期性的发送高频询问脉冲，标签天线接受该高频脉冲并通过IDT转变成声表面波在晶体表面传播.

5、几种IC卡及其介绍

第8章读写器的体系结构

1、读写器的软件，已经有生产厂家在产品出厂时固化在读写器中。

2、读写器的硬件，

由天线射频模块控制模块和接口组成，控制模块是读写器的核心控制模块，与电子标签之间的数据传输通过射频模块与读写器天线完成。

3、读写器的控制模块主要完成以下功能

①与应用软件进行通信并执行应用软件发来的命令

②控制与电子标签的通信过程

③信号的编码与解码

④执行防冲突算法

⑤对电子标签和读写器之间传送的数据进行加密和解密。

⑥进行电子标签与读写器之间的身份验证。

第9章RFID中间件

1、中间件的作用，功能、地位

①控制RFID读写设备按照预定的方式工作

②按照一定规则过滤数据，筛除绝大部分冗余数据，将真正有效的数据传送给后台信息系统，为了减少网络流量，中间件只向上方转发它感兴趣的某些事件或事件摘要

③保证读写器和企业级分布式应用系统平台之间的可靠通信，为分布式环境异构下的应用程序提供可靠的数据传输服务。

④中间件屏蔽了底层操作系统的复杂性，使程序开发人员面对一个简单而统一的开发环境，减少了程序设计的复杂性。

2、中间件实例

IBM的WEBSphere中间件

微软的BizTalkRFID

清华同方的eaONE易众

第10章RFID标准体系

1、全球五大射频识别标准组织

2、RFID标准体系的构成