射頻識別技術涉及的學科很多，不過，因為是依靠磁場和輻射場進行傳輸，所以該技術主要是基于物理學原理而出現的。談到射頻識別用到的核心技術，就不能不提到天線場、能量耦合和數據傳輸。

　　天線場

　　眾所周知，應用射頻識別技術的物件是通過射頻標簽（電子標簽）和讀寫器相連的，而它們之間的連接介質就是天線。也就是說，天線構建了兩者的空間信息傳輸通道。只不過，這個天線是一個“場”，并不是傳統意義上肉眼可見的天線。射頻信號通過標簽加載到天線上之后，就會在緊鄰天線的周圍形成一個輻射場和一個非輻射場。隨著信號離開天線的距離增大，輻射逐漸減小，在這個區域，電抗的力量占據優勢，我們把這個小范圍叫做電抗近場區。經過大約一個波長的距離，就到了輻射場區，輻射場區按照離開天線距離的遠近又分為輻射近場區和輻射遠場區。所以，根據射頻信號距離天線遠近的不同，信號所經過的場所呈現出來的屬性也不一樣，按距離劃分，天線場主要有三個。

　　（1）電抗近場區。它緊鄰天線口徑，距離天線口徑表面處（λ為天線波長）。從物理學的角度來說，電抗近場區是一個儲存能量的區域，里面磁場和電場的轉換類似于變壓器的內部轉換原理，另外，該區域周圍的金屬物體也能以電容和電感耦合的方式影響該區域。該區域中的磁場和電場由于只是完成了轉換，并沒有做功，所以又叫無功近場區。下面是無功近場區口徑表面的直觀圖。

　　（2）輻射近場區。信號通過電抗近場區之后就到了輻射場區，該區域的電磁場幾乎脫離了天線的影響，并成為電磁波進入了另一空間，相對于輻射遠場區而言，輻射近場區離天線較近，輻射的強度大。

　　（3）輻射遠場區。又稱為“夫郎荷費區”，在該區域內，輻射場的角分布已經與信號離天線的距離沒有關系了。根據官方的定義，輻射近場區和遠場區的分界距離R的計算公式為：R=2D^2/λ，其中，D為天線直徑。

　　對于天線而言，當天線的最大尺寸小于波長的時候，天線周圍只存在無功近場區和輻射遠場區沒有輻射近場區。對于信息傳輸而言，輻射遠場區的意義要遠大于輻射近場區。

　　能量耦合

　　討論這個物理學原理之前，我們先要知道“耦合”的含義。對此，官方定義為：“兩個或兩個以上的電路元件或電網絡的輸入與輸出之間存在緊密配合與相互影響，并通過相互作用從一側向另一側傳輸能量的現象。概括地說，耦合就是指兩個或兩個以上的實體相互依賴于對方的一個量度。”

　　顯而易見，在射頻識別系統中，射頻標簽和讀寫器之間就是一個耦合，它們相互依賴，而且要通過一定的距離傳輸能量。按照射頻識別系統傳輸距離的遠近，射頻標簽的天線和讀寫器天線之間的耦合可以分為密耦合系統、遙耦合系統、遠距離耦合系統三類。

　　（1）密耦合系統。該系統的作用距離最小，正常的作用距離只有0～1cm，這種系統在實際應用過程中，一般需要將帶有射頻標簽的物體放入或插入讀寫器中，亦或是將射頻標簽放置到讀寫器天線表面的覆蓋范圍內。密耦合系統是利用射頻標簽和讀寫器之間的電抗近場區之中的電磁轉化構成的無接觸空間數據傳輸通道進行數據交換的，其工作頻率一般在30MHz以下。

　　密耦合系統的特點是在傳輸過程中不必發射任何電磁波，承載數據的容器和讀寫器之間的耦合就能夠產生一定的能量，而且電磁泄漏和丟失很少，甚至可以供消耗電流的微處理器進行工作。所以，密耦合系統的安全型較高，但適用于超近距離的作業，如電子門鎖系統和非接觸IC卡系統。

　　（2）遙耦合系統。遙耦合系統的作用距離能夠達到1m，為了支撐這段距離，所有遙耦合系統在讀寫器與標簽之間都是電感耦合，因此該系統也稱成為“電感無線電裝置”。遙耦合系統的傳輸頻率較低，一般在6MHz～30MHz之間，而頻率在一定程度上又代表了數據的傳輸帶寬，所以遙耦合系統的傳輸能力要低于密耦合系統，它通過電感無線電裝置進行傳輸的能力也是很小的。

　　為了作業的需要，遙耦合系統又被分為近耦合系統和疏耦合系統。近耦合系統的作用距離為15CM，和密耦合系統一樣，利用的也是無功近場區之間的閉合磁絡，只不過作用距離更長一些。疏耦合區域則是犧牲能量換取距離，原理不再贅述。

　　（3）遠距離系統。該系統的作業距離最小值就是遙耦合系統的最大值1m，而其作業距離的最大值則為10m，高質量的系統甚至能達到更遠的作業距離。遠距離系統完全不受無功近場區的影響，而是利用天線輻射遠場區完成射頻標簽和讀寫器的電磁耦合，并構成無接觸空間信息傳輸通道進行工作。

　　為了使遠距離的信息傳輸保持穩定性，就需要為射頻標簽灌注足夠的能量，這時侯，光靠傳輸過程中所經過的天線場的能量遠遠不夠，所以，遠距離系統具有一個輔助性供電電池，這個輔助電池不直接給數據提供能量，而是為讀寫和存儲數據提供必要的服務。由于輔助電池的作用，射頻標簽和讀寫器之間完全可以采用穩定性很強的高頻能量。所以，云距離系統的工作頻率最低也保持在433MHz以上，有的甚至達到2.4GHz或5.8GHz。

　　遠距離系統應用范圍最廣，突破了讀寫器的距離限制，不僅能支持多標簽讀寫，還能對告訴移動的物體進行準確識別。據悉，目前遠距離系統的水平已經可以對以80km/h的速度運動的物體進行準確識別，被稱為理想的射頻識別系統。可惜的是，遠距離系統的射頻標簽和讀寫器的成本較高，離真正的普及還有一段距離。下圖為耦合系統的作用圖：

　　數據傳輸

　　從上文可以知道，射頻標簽和讀寫器之間的通信通過電磁波來實現，按距離分為遠場和近場，而數據交換方式也和通信方式略有不同，分為負載調制和反向散射調制。

　　（1）負載調制。射頻標簽和讀寫器之間的交換方式如果類似于變壓器的結構，或者只通過無功近場區，就稱其為負載調制。這種調制方式的頻率很低，一般從125KHz～13.56MHz之間（1MHz=1024KHz），通過準靜態電磁場來實現連接。

　　（2）反向散射調制。在輻射遠場區的數據傳輸中，射頻標簽和讀寫器的距離起碼在一米以上，而波長最大不過幾十厘米，特別是頻率在2.4GHz的遠距離識別系統中，射頻標簽和讀寫器的數據傳輸方式就是反向散射調制。該技術從射頻標簽返回數據的方式是控制天線的阻抗，利用了變容二極管、高度開關和邏輯門。

　　射頻標簽要發送的數據信號具有兩種電平（電路中兩點或幾點在相同阻抗下電量的相對比值），通過一個簡單的邏輯門（混頻器）和中頻信號完成調制，依靠調制把數據植入載體后，共同連接到一個阻抗開關，由阻抗開關改變天線場的反射指數。

　　這種數據傳輸方式和傳統的方式有很大的區別，反向散射調制在數據的傳輸鏈中只存在一個發射器，但卻能夠完成雙向互動的通信。這是因為，天線開關可以按照射頻標簽要發送的數據類型進行打開或關閉。例如，射頻標簽要發送的數據為“0”時，天線的開關被打開，這時候，標簽的天線處于失去匹配狀態，輻射到標簽的電磁大部分都被反射回了讀寫器。反過來，射頻標簽將要發送的數字為“1”時，天線開關關閉，標簽的天線處于匹配狀態，射頻標簽這時候可以吸收大部分的電磁能。所以，反射到讀寫器的電磁能量相對減少，所返回的數據就被調制到了電磁波幅度上，從而便于區分。