1.4 本课题的意义与主要内容
1.4.1 选题的意义
普通的射频标签都包含有射频标签天线以及标签电路。由于标签芯片、标签天线及其装配封装等因素的严格要求,造成射频标签成本居高不下。
现今唯一RFID标签没能取代条形码的原因就是RFID标签的成本相对于条形码来说仍然很高。无芯片RFID标签由于没有IC芯片,成本通常大大低于芯片RFID。利用印刷技术,无芯片RFID可以批量生产,更加降低了成本,大规模应于射频识别市场己经指日可待。
1.4.2 本文的主要安排
本文的主要工作是完成对低成本,小尺寸UHF及SHF频段的无芯片RFID标签的工作原理分析和结构设计。本文的主要工作有:
1.设计一种基于多阻带螺旋滤波器的无芯片RFID标签。它包括一个接收天线,多阻带滤波器和一个发送天线。阅读器发射机发出一个多频信号至标签,无芯片标签中的多阻带滤波器把特定频率的信号变弱,从而创建了频谱,每一个标签拥有唯一的频谱特性也就意着有唯一的ID。接收天线和发送天线极化方向正交,极化分集隔离了收发信号,最大地减小了访问信号和反射编码信号之间的干扰。
2 RFID技术的基本原理
2.1 RFID系统的组成
图2.1.1为RFID系统组成原理图,其中包括了标签(Tag)、阅读器(Reader)和数据处理系统。对整个RFID系统而言,阅读器与标签通过电磁波进行数据交换,其数据链路包含了数据的调制/解调制、编码/解码、仿碰撞算法以及相关的协议标准等。RFID技术的基本原理就是将RFID标签安装在被识别的物体上,当被标识的物体进入RFID系统的阅读范围时,利用空间电感耦合或者电磁耦合进行通讯,实现标签和阅读器之间的非接触式信息通讯,标签向阅读器发送携带信息,阅读器接收这些信息并进行解码,通过串口RS232或RS485,将阅读器采集到的数据实时送入计算机数据处理系统,并通过网络传输给服务器,从而完成信息的全部采集与处理过程,以达到自动识别被标识物体的目的。
2.1.1标签
标签(tag)是RFID系统真正的数据载体,其主要作用是存储唯一的数据信息(ID),把自己与周围其它标签区别开来,并与阅读器之间实现通信。它的最主要特征即是其工作频率,它不仅决定了RFID系统的工作原理,还决定了阅读器实现的难易程度和成本。一般意义上的标签由天线和用于存储有关标识信息电子芯片组成。标签的基本组成如图2.1.2所示。
这里将RFID标签分为有源、半有源、无源、无芯片四类。
1.有源标签:内部装有电池,一般具有较远的阅读距离最远甚至可以达到24m[7],不足之处是电池的寿命有限,大多为3~10年,在实际应用中需要不断进行文护并且有一定的失效率,其成本也就相对较高,一旦电池失效,标签即丧失功能,一般应用在对性能要求较高读写距离要求较远的场合。
2.半有源标签:与有源标签类似,内部设有电池,通常情况下可以作为有源标签使用10年以上,在电池耗尽后可以继续作为无源电子标签使用,从而进一步降低成本,延长了标签的使用寿命,并节省了资源。有源工作条件下,其工作距离大于l0m,在无源条件下,其距离为3~5m[8],可以有效替代有源标签。
3.无源标签:内部没有电池,所需的工作能量需要从阅读器发出的射频波束中获取,经过整流、存储后提供电子标签所需的工作电压,而标签通过负载调制或反向散射的方式与阅读器实现通信。尽管在阅读距离等方面会受到一定的限制,但与有源标签相比,无源标签具有较为低廉的成本以及广泛的适应性,使其在物流、车辆管理、仓储管理、零售业等领域有着广泛的应用,其工作距离一般不会超过10m[9]。
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