无线射频识别(RFID)技术---第3章_RFID读写器解读.ppt

第3章 RFID读写器 ; 读写器是射频识别系统中又一个非常重要的组成部分，它负责连接电子标签和计算机通信网络，与标签进行双向数据通信，读取标签中的数据，或者按照计算机的指令对标签中的数据进行改写。读写器的工作频率决定了整个射频识别系统的工作频率，读写器的功率大小决定了整个射频识别系统的工作距离。 1、读写器的功能 2、读写器的基本组成 3、读写器的I/O接口形式 4、读写器的工作方式 5、读写器的种类 6、读写器的发展趋势 ; 读写器之所以非常重要，这是由它的功能所决定的，它的主要功能有以下几点： ①实现与电子标签的通讯：最常见的就是对标签进行读数，这项功能需要有一个可靠的软件算法确保安全性、可靠性等。除了进行读数以外，有时还需要对标签进行写入，这样就可以对标签批量生产，由用户按照自己需要对标签进行写入； ②给标签供能:在标签是被动式或者半被动式的情况下，需要读写器提供能量来激活射频场周围的电子标签；阅读器射频场所能达到的范围主要由天线的大小以及阅读器的输出功率决定的。天线的大小主要是根据应用要求来考虑的，而输出功率在不同国家和地区，都有不同的规定。;③实现与计算机网络的通讯：这一功能也很重要，读写器能够利用一些接口实现与上位机的通讯，并能够给上位机提供一些必要的信息； ④实现多标签识别：读写器能够正确的识别其工作范围内的多个标签； ⑤实现移动目标识别：读写器不但可以识别静止不动的物体，也可以识别移动的物体； ⑥实现错误信息提示：对于在识别过程中产生的一些错误，读写器可以发出一些提示； ⑦对于有源标签，读写器能够读出有源标签的电池信息，如电池的总电量、剩余电量等。 ;典型的读写器终端一般由天线、射频接口模块和逻辑控制模块三 部分构成，其结构图如下所示： ;（1）天线 读写器的天线是发射和接收射频载波信号的设备； 它主要负责将读写器中的电流信号转换成射频载波信号并 发送给电子标签，或者接收标签发送过来的射频载波信号 并将其转化为电流信号； 读写器的天线可以外置也可以内置； 天线的设计对阅读器的工作性能来说非常重要，对于无源 标签来说，它的工作能量全部由阅读器的天线提供。;目前，RFID读写器的天线主要有线圈型、微带贴片型、偶极子型三种基 本形式。其中小于1?m的近距离应用系统一般采用工艺简单、成本低的线 圈型天线，它们主要适合工作在中低频段。而在1?m以上远距离的应用系 统需要采用微带贴片型或偶极子型天线，这些类型的天线工作在高频及 微波频段。 读写器天线可以外置也可以内置： 对于近距离RFID系统（如13.56?MHz小于10?cm的识别系统），天线 一般和读写器集成在一起； 对于远距离RFID系统（如UHF频段大于3?m的识别系统），天线和读 写器常采取分离式结构，通过阻抗匹配的同轴电缆将读写器和天线连接 到一起。 与电子标签不同的是，读写器天线一般无尺寸要求，可选择的种类 较多。 ;（2）射频接口模块 读写器的射频接口模块主要包括发射器、射频接收器、时钟 发生器和电压调节器等。该模块是读写器的射频前端，同时 也是影响读写器成本的关键部位，主要负责射频信号的发射 及接收。 其中的调制电路负责将需要发送给电子标签的信号加以调 制，然后再发送； 解调电路负责将解调标签送过来的信号并进行放大； 时钟发生器负责产生系统的正常工作时钟。 ;读写器的发射相关电路主要由调制电路、可变增益放大器、振荡器等组 成，如图所示，石英晶体振荡器产生系统载波频率，并馈送到由已经编 码的基带信号控制的调制级，进行ASK调制，然后根据控制单元的微处 理器发出的控制信号来选择可变增益放大器的增益，以确保输出耦合到 天线上的磁场强度能够在各标准允许的范围内切换，最后根据实际天线 使用情况，设计相应的匹配电路。 ;在读写器接收部分，从天线耦合的负载调制信号首先进入一个选择控 制电路，根据控制单元的微处理器发出的控制信号来选择下一步的带通 滤波器和解调器。最后，解调后的信号通过电压比较电路后送入解码电 路。 ;（3）逻辑控制模块 读写器的逻辑控制模块是整个读写器工作的控制中心、智能 单元，是读写器的“大脑”， 读写器在工作时由逻辑控制模 块发出指令，射频接口模块按照不同的指令做出不同的操作。 它主要包括微控制器、存储单元和应用接口驱动电路等。 微控制器可以完成信号的编解码、数据的加解密以及执行防 碰撞算法； 存储单元负责存储一些程序和数据； 应用接口负责与上位机进行输入或输出的通信。;逻辑控制模块实现如下功能： 1）对读写器和电子标签的身份进行验证； 2）控制读写器与电子标签之间的通信过程； 3）对读写器