rfid原理及应用许毅(第1) 陈建军rfid原理及应用许毅(第1章) 陈建军.ppt

RFID原理及应用 许毅 陈建军 第1章 RFID技术概述 1.1　RFID技术的特点 RFID自动识别的优势及特点主要表现如下： 1. 快速扫描 2. 体积小型化、形状多样化 3. 抗污染能力和耐久性 4. 可重复使用 5. 穿透性和无屏障阅读 6. 数据的记忆容量大 7. 安全性 1.2 RFID系统的组成 1.2.1硬件组件 1. 阅读器 阅读器通常由射频接口、逻辑控制单元和天线3部分组成，其内部结构如图1-3所示。 在射频接口中有两个分隔开的信号通道，分别用于来往于电子标签与阅读器两个方向的数据传输。传送往电子标签的数据通过发射器分支通道发射，而来自于电子标签的数据则通过接收器分支通道接收。 天线是一种能将接收到的电磁波转换为电流信号，或将电流信号转换成电磁波发射出去的装置。在RFID系统中，阅读器必须通过天线发射能量，形成电磁场，通过电磁场对电子标签进行识别，所以可以说，阅读器上的天线所形成的电磁场范围就是阅读器的可读区域。 2. 电子标签 电子标签的内部结构如图所示。 电子标签（Electronic Tag）也称为智能标签（Smart Label），是指由IC芯片和无线通信天线组成的超微型的小标签，其内置的射频天线用于和阅读器进行通信。系统工作时，阅读器发出查询（能量）信号，标签（无源）在收到查询（能量）信号后将其一部分整流为直流电源供电子标签内的电路工作；另一部分能量信号被电子标签内保存的数据信息调制后反射回阅读器。电子标签是射频识别系统真正的数据载体 1.2.2软件组件 1. 中间件 中间件位于客户机、服务器的操作系统之上，管理计算资源和网络通信。RFID中间件扮演着电子标签和应用程序之间的中介角色，从应用程序端使用中间件提供的一组通用的应用程序接口（API），即能连到RFID阅读器，读取电子标签数据。这样，即使存储电子标签信息的数据库软件或后端应用程序增加或改由其他软件取代，或者RFID阅读器种类增加等情况发生时，应用端不需修改也能处理，解决了多对多连接的维护复杂性问题。 RFID中间件主要包括以下4个功能 阅读器协调控制 数据过滤与处理 数据路由与集成 进程管理 2.RFID应用系统软件 RFID应用系统软件是针对不同行业的特定需求开发的应用软件，可以有效地控制阅读器对电子标签信息进行读写，并且对收集到的目标信息进行集中的统计与处理。RFID应用系统软件可以集成到现有的电子商务和电子政务平台中，与ERP、CRM以及SCM等系统结合以提高各行业的生产效率。 1.3 RFID技术的物理学原理 RFID是一种易于操控、简单实用且特别适用于自动化控制的应用技术，其基本原理是利用射频信号耦合（电感或电磁耦合）或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别。 1.3.1与RFID相关的电磁场理论 了解电磁传播规律有助于更好地理解和应用射频识别系统。 1. 天线场的概念 射频标签和读写器通过各自的天线构建起两者之间的非接触信息传输通道，这种空间信息传输通道的性能完全由天线周围的场区特性决定，是电磁传播的基本规律。 射频信号加载到天线之后，在紧邻天线的空间中，除了辐射场之外，还有一个非辐射场。该场与距离的高次幂成反比，随着离开天线的距离增大迅速减小。在这个区域，由于电抗场占优势，因而将此区域称为电抗近场区，它的外界约为一个波长。超过电抗近场区就到了辐射场区，按照与天线距离的远近，又把辐射场区分为辐射近场区和辐射远场区。 通常，可以根据观测点与天线的距离将天线周围的场划分为三个区域。 （1）无功近场区。 无功近场区又称为电抗近场区，是天线辐射场中紧邻天线口径的一个近场区域。在该区域中，电抗性储能场占支配地位，该区域的界限通常取为距天线口径表面λ/2π处。从物理概念上讲，无功近场区是一个储能场，其中的电场与磁场的转换类似于变压器中的电场、磁场之间的转换。 （2）辐射近场区。超过电抗近场区就到了辐射场区，辐射场区的电磁场已经脱离了天线的束缚，并作为电磁波进入空间。按照与天线距离的远近，又把辐射场区分为辐射近场区和辐射远场区。在辐射近场区中，辐射场占优势，并且辐射场的角度分布与距离天线口径的距离有关。对于通常的天线，此区域也称为菲涅尔区。 （3）辐射远场区。辐射远场区即通常所说的远场区，又称为夫朗荷费区。在该区域中，辐射场的角分布与距离无关。严格地讲，只有离天线无穷远处才能到达天线的远场区。 2. 天线的方向性图 天线的方向性图是指该辐射区域中辐射场的角度分布，因而远场区是天线辐射场区中最重要的一个。公认的辐射近场区与远场区的分界距离R为 式中，D为天线直径；为天