最基本的RFID系统由以下三部分组成:
1)标签(Tag):由耦合元件及芯片组成,标签含有内置天线,用于与射频天线间进行通信。
2)读写器:读取(在读写卡中还可以写入)标签信息的设备。
3)天线:在标签和读写器间传递射频信号。
有些系统还通过读写器的RS232或RS485接口与外部计算机(上位机主系统)连接,进行数据交换。
系统的基本工作流程是:读写器通过发射天线发送一定频率的射频信号,当标签进入发射天线工作区域时产生感应电流,标签获得能量被激活;标签将自身编码等信息通过标签内置发送天线发送出去;系统接收天线接收到从标签发送来的载波信号,经天线调节器传送到读写器,读写器对接收的信号进行解调和解码,然后送到后台主系统进行相关处理;主系统根据逻辑运算判断该标签的合法性,针对不同的设定做出相应的处理和控制,发出指令信号控制执行机构动作。
在耦合方式(电感-电磁)、通信流程(FDX、HDX、SEQ)、从标签到读写器的数据传输方法(负载调制、反向散射、高次谐波)以及频率范围等方面,不同的非接触传输方法有根本的区别,但所有的读写器在功能原理上,以及由此决定的设计构造上都很相似,所有读写器均可简化为高频接口和控制单元两个基本模块。高频接口包含发送器和接收器,其功能包括:产生高频发射功率以启动标签并提供能量;对发射信号进行调制,用于将数据传送给标签;接收并解调来自标签的高频信号。不同RFID系统的高频接口设计具有一些差异,电感耦合系统的高频接口原理图如图2-14所示。(www.daowen.com)
图2-14 高频接口单元
读写器的控制单元的功能包括:与应用系统软件进行通信,并执行应用系统软件发来的命令;控制与标签的通信过程(主-从原则);信号的编解码。对一些特殊的系统还有执行反碰撞算法,对标签与读写器间要传送的数据进行加密和解密,以及进行标签和读写器间的身份验证等附加功能。读写器的控制单元的原理图如图2-15所示。
RFID系统的读写距离是一个很关键的参数。目前,长距离RFID系统的价格还很贵,因此寻找提高其读写距离的方法很重要。影响标签读写距离的因素包括天线工作频率、读写器的射频输出功率、读写器的接收灵敏度、标签的功耗、天线及谐振电路的Q值、天线方向、读写器和RFID的耦合度,以及RFID本身获得的能量及发送信息的能量等。大多数系统的读取距离和写入距离是不同的,写入距离大约是读取距离的40%~80%。
图2-15 控制单元
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