一、射频识别
无线电技术在自动识别领域应用中更具体的技术名称为射频识别(Radio Frequency Identification,Tag)。射频识别系统的组成,一般至少包括两个部分:①电子标签,英文名称为Tag;②阅读器,英文名称为Reader。电子标签中一般保存有约定的电子数据,在实际应用中,电子标签附着在待识别物体的表面。阅读器又称为读出装置,可无接触地读取并识别电子标签中保存的电子数据,从而达到自动识别物体的目的,并进一步通过计算机及计算机网络实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。
二、射频识别的分类
射频识别技术,依其采用频率的不同,可分为低频系统和高频系统两大类;根据电子标签内是否装有电池为其供电,又可分为有源系统和无源系统两大类;根据电子标签内保存的信息的注入方式,可分为集成电路固化式、现场有线改写式和现场无线改写式三大类;根据读取电子标签数据的技术实现手段,可分为广播发射式、倍频式和反射调制式三大类。
低频系统一般指工作频率小于30MHz的系统。典型的工作频率有125kHz、225kHz、13.56MHz等,这些频点应用的射频识别系统一般都有相应的国际标准予以支持,其基本特点是电子标签的成本较低、标签内保存的数据量较少、阅读距离较短(无源情况,典型阅读距离为10cm)、电子标签外形多样(卡状、环状、纽扣状、笔状)、阅读天线方向性不强等。
调频系统一般指其工作频率大于400MHz。典型的工作频段有915MHz、2450MHz、5800MHz等。高频系统在这些频段上也有众多的国际标准予以支持。高频系统的基本特点是:电子标签及阅读器成本均较高,标签内保存的数据量较大,阅读距离较远(可达几米至十几米),适应物体高速运动性能好,外形一般为卡状,阅读天线及电子标签天线均有较强的方向性等。
有源电子标签内装有电池,一般可适用于较远的阅读距离,不足之处是电池的寿命有限(3-10年);无源电子标签内无电池,它接收到阅读器(读出装置)发出的微波信号后,将部分微波能量转化为直流电供自己工作,一般可做到免维护。相比有源系统,无源系统在阅读距离及适应物体运动速度方面略有限制。
集成固化式电子标签内的信息,一般在集成电路生产时即将信息以ROM工艺模式注入,其保存的信息是一成不变的;现场有线改写式电子标签,一般将电子标签保存的信息写入其内部的E2存贮区中,改写时需要专用的编程器或写入器,改写过程中必须为其供电;现场无线改写式电子标签一般适用于有源类电子标签,具有特定的改写指令,电子标签内保存的信息也位于其中的E2存贮区。一般情况下,改写电子标签数据所花费的时间远大于读取电子标签所花费的时间,常规改写所花费的时间为秒级,阅读花费的时间为毫秒级。
广播发射式射频识别系统实现起来最简单,电子标签必须采用有源方式工作,并实时地将其贮存的标识信息向外广播,阅读器相当于一个只收不发的接收机。这种系统的缺点是由于电子标签需要不停地向外发射信息,对其自身而言费电,对环境而言造成电磁污染,同时,系统不具备安全保密性。
倍频式射频识别系统实现起来有一定难度。一般情况下,阅读器发出射频查询信号,电子标签返回的信号载频为阅读器发出射频的倍频。这种工作模式为阅读器接收处理回波信号提供了便利。但是,对无源电子标签来说,电子标签将收到的阅读器发来的射频能量转换为倍频回波载频时,其能量转换效率较低,而提高转换效率需要较高的微波技巧,也就意味着更高的电子标签成本;同时,这种系统工作时需要占用两个工作频点,一般较难获得无线电频率管理委员会的产品应用许可。
反射调制式射频识别系统实现起来要解决同频收发问题。系统工作时,阅读器出微波查询(能量)信号,电子标签(无源)收到微波查询能量信号后,将其一部分整流为直流电源供电子标签内的电路工作,另一部分微波能量信号被电子标签内保存的数据信息调制(ASK)后反射回阅读器。阅读器接收反射回的幅度调制信号,从中提取出电子标签中保存的标识性数据信息。系统工作过程中,阅读器发出微波信号与接收反射回的幅度调制信号是同时进行的。反射回的信号强度较发射信号要弱得多,因此,技术上实现的难点在于同频接收。
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