射頻識別(RFID)是一種無線通信技術,可以通過無線電信號自動識別目標對象并讀寫數據。作為非接觸式自動識別技術,識別過程無須人工干預,并能工作于有嚴重沖擊、振動、電磁、溫度和化學腐蝕等各種惡劣環境之中。另外,RFID技術具有對高速運動物體標識和對多個標簽批量讀取的優點,操作快捷方便。
RFID系統通常由標簽、閱讀器和天線三部分組成。
標簽(tag):也稱為應答器,由標簽芯片和標簽線圈組成,每個標簽中存儲有唯一的電子編碼,附著在物體上從而實現單品級的目標對象編碼。
閱讀器(reader):是對標簽信息進行讀取或寫入操作的設備,由射頻模塊和信號處理模塊組成,通常有手持式或固定式設計。
天線(antenna):在標簽和讀取器間建立無線通信連接,實現射頻信號空間傳播的設備。
RFID技術基本工作原理是:當標簽進入閱讀器磁場范圍后,憑借感應電流獲得的能量激活微芯片電路,芯片轉換電磁波,然后發送出存儲其中的產品信息(passIve tag,無源標簽或被動標簽),或者通過標簽中已裝電池提供能量主動發送存儲于芯片中的產品信息(active tag,有源標簽或主動標簽);解讀器將接收到的產品信息解碼后,送至中央信息處理系統,進行數據處理從而實現管理控制。
有些系統還通過閱讀器的RS232或RS485接口與外部計算機(上位機主系統)連接,進行數據交換。
系統的具體工作流程如下:閱讀器通過發射天線發送一定頻率的射頻信號,形成一個電磁場區域,即為其工作范圍;當電子標簽進入發射天線的磁場區域后,受空間耦合作用影響將產生感應電流,電子標簽微芯片電路獲得能量被激活;電子標簽激活后,將自身編碼等數據信息調制到載波上然后通過卡內置發射天線發送出去;閱讀器接收天線接收到電子標簽發送來的載波信號,并傳送到閱讀器,數據處理電路對接收的含有數據信息的信號進行解調和解碼,然后送到后臺系統進行進一步處理;主系統通過邏輯運算確認該卡合法后,根據不同的先期設定做出相應的判斷和控制,然后發送指令信號控制執行機構進行相應操作。
不同的非接觸傳輸方法在耦合方式、通信流程、頻率范圍,以及從射頻卡到閱讀器的數據傳輸方法等方面有根本的區別,但所有的射頻識別系統在基本功能原理上及其設計構造上是相似的,所有閱讀器均可視為由高頻接口和控制單元兩個主要模塊組成。
高頻接口功能是產生高頻發射功率,以提供用以啟動電子標簽的能量;調制發射信號,并將相關數據發送給電子標簽;接收電子標簽發送的高頻信號并完成解調。
控制單元的功能是:實現與應用系統軟件的通信,接收并執行其發送的命令;信號的編解碼;與電子標簽通信過程的相關控制(主-從原則);對由于閱讀器重疊工作區域產生的沖突和干擾等特殊情況執行反碰撞算法,對電子標簽與閱讀器間傳送的相關數據信息通過特定手段進行加密、解密,以及進行電子標簽和閱讀器間的身份判別等。
讀寫距離是RFID系統中一個關鍵的參數。目前,遠距離RFID系統的價格并不便宜,因此,對RFID系統遠距離讀寫方法的研究非常重要。影響系統讀寫距離的因素有:閱讀器的輸出功率、電子標簽的功耗、閱讀器的接收靈敏度、天線工作頻率、天線和諧振電路的Q值、閱讀器和電子標簽的耦合度、天線方向,以及電子標簽轉化獲得的能量和發送產品信息消耗的能量等。大多數射頻識別系統的寫入距離較讀取距離低,為40%~80%。