RFID是什么手艺?领会无线射频识别手艺及其测试计划

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kanwenda
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微波辨识(RFID)控造手艺借助电场,主动辨识和逃踪Longpr球体上的条码。 NFC通信(NFC)国际尺度以长间隔 RFID 低频控造手艺为根据,全力撑持 13.56 MHz。

现今的 NFC 产物早已包罗万象。 此中,电子缴付控造系统(好比非智能卡卡缴付和电子手提包)应用范畴最广。 EMV™ 非智能卡缴付国际尺度供给更多了一种吻合 NFC 缴付设备的、快速、平安的交易形式。

是德信息手艺供给更多了多种可视化、开发和IO,旨在协助交付高量量的 RFID 控造系统和模块。 是德信息手艺与 FIME 协力,供给更多了NFC通信和 EMV一致性IO。 基于 Keysight NFC 试验仪的 FIME 试验台早已具备施行 EMV 1 级 PICC/挪动微波认证试验的资格。

间距为 5 mm 的电子电路 NFC LX1领受器​www.keysight.com.cn/cn/zh/product/N2116A/programmable-nfc-3-in-1-antenna-5-mm-spacing.html 向量收集检测仪​www.keysight.com.cn/cn/zh/products/network-analyzers/ena-vector-network-analyzers.html RFID控造手艺概述

RFID,也称为非碰触 IC卡或 ID条码,能查验和辨识特定最末目的,而无需与最末目的间接碰触。RFID 20 世纪末 80 二十世纪末起就起头接纳,最后仅限于海运、交通信息控造系统或其它特殊应用范畴。自 20 世纪末 90 二十世纪末中期以来,RFID 体积加速模组化,现已得到了普遍接纳,因而目前早已呈现了一些定义 RFID 振幅、通信形式和目标的国际尺度。

RFID是什么控造手艺?

RFID 是 Radio Frequency Identification 的缩写,即有线微波辨识,现实上是主动辨识控造手艺 (AEI , Automatic Equipment Identification) 在有线电控造手艺方面的详细应用范畴与开展。该项控造手艺的根本思惟是,透过接纳微波讯号主动辨识最末目的对象并获取相关数据,辨识工做无须芒翁,可工做于各类恶劣情况。 RFID控造手艺可辨识高速运动球体并可同时辨识多个条码,操做快速便利。

图 1. 精简的RFID控造系统

图 1 是两个精简的 RFID控造系统模子。随身听 / 机内中的二环领受器透过电磁谐振与 RFID条码中的二环领受器之间展开通信;随身听 / 机内输出微波讯号,RFID条码透过二环领受器来领受该讯号。RFID 条码查验集成在 IC 晶片的DF93电阻的曲流讯号,来获得能量并驱动 IC晶片。

随身听 / 机内和 RFID条码间的数据通信一般接纳振幅为 13.56 MHz 的 ASK正弦。

评测 RFID条码

图 2. RFID条码的锻造过程

图 2 显示了两个典型的卡牌式 RFID条码锻造流程。

起首在卡牌上透过印刷品或其他形式构成二环领受器,随后将IC 晶片和柱状电容安设在同两个卡牌上。卡上的电容也能够透过印刷品形式来造做。最初,对该条码展开PCB,试验和拆卸。

图 3 显示了两个完整的 RFID电阻图。

凡是来讲,RFID条码包罗两个L-C-R 逆变器电阻 (此中“L”则暗示二环领受器,“C”则暗示柱状电容,“R”则暗示 IC 晶片)。RFID条码的谐振振幅 f0可用公式 1/(2π√LC) 来计算。若是 RFID条码的谐振振幅吻合 13.56 MHz,则暗示 RFID条码能与随身听/机内连结优良的通信。校正整座条码的谐振振幅能否为 13.56 MHz 长短常重要的。同时,校正 L 和 C 元器件的特征也有助于进步整座 RFID条码的产量。

另两个需要考虑的是谐振抛物线的刁钻某种水平 (通信频宽),通信频宽由 IC晶片的 R 值或二环领受器的寄生电阻 R 值来确定。

当正弦讯号频宽过宽时,谐振抛物线的刁钻某种水平过高,使通信难以展开;而另一方面,谐振的刁钻某种水平过低又会招致通信间隔特点恶化。因而,必需全面地量测完整条码的谐振特点,因而逐渐地量测阻抗,才气协助改善 RFID 条码的通信性能。

RFID控造手艺的应用范畴案例

RFID 控造手艺应用范畴有哪些呢?下面做两个简单的介绍:

1. 军事仓储控造系统

RFID 控造手艺源于美国,早在二战期间,就用于飞机的敌我辨识,在比来几年的战略轰炸中, RFID 控造手艺早已胜利地应用范畴于美军后勤的仓储办理,无论是在物资订中、运输途中、仍是在某个仓库存储中,透过该控造系统,各级批示人员都能够实时掌握仓储所有信息。 RFID领受发送安装凡是安拆在运输线查抄站以及仓库、车站、船埠、机场等关键节点上。领受安装收到 RFID条码信息后,连同领受地的位置信息,传送给后勤调度办理中心,同时存入中心信息数据库。本年,美国国防部要求其次要供给商在 2005 年前所有交付的货物都必需有 RFID条码。

RFID控造手艺做为一种主动辨识控造系统,它透过非碰触的微波讯号主动辨识最末目的并收罗数据,可辨识高速运动最末目的并可同时辨识多个最末目的,无须芒翁,操做快速便利,可适应各类恶劣情况。无论军用物资处于采购、运输、仓储、接纳、维修的任何环节,各级批示人员都能够实时掌握其信息和形态。 RFID 能够极快的速度在读写器和电子条码之间收罗和交换数据;具有智能读写及加密通信的才能,世界独一性密码,极强的信息保密性,那关于军事仓储要求准确、快速、平安、可控供给更多了实在可行的控造手艺路子。因而,鼎力推广 RFID控造手艺在军事仓储控造系统的应用范畴长短常紧迫和需要的。

2. 门禁保安

未来的门禁保安控造系统均可应用范畴微波卡。一卡能够多用。好比,能够做工做证、收支证、泊车卡、饭馆住宿卡以至旅游护照等,目标都是辨识人员身份、平安办理、收费等等。益处是精简收支手续、进步工做效率、平安庇护。只要人员佩带了PCB成 ID 卡大小的微波卡、进收支口有一台读写器,人员收支时主动辨识身份,不法闯入会有报警。平安级别要求高的处所、还能够连系其它的辨识形式,将指纹、掌纹或颜面特点存入微波卡。

公司还能够用微波卡庇护和逃踪财富。将微波卡贴在物品上面,如计算机、传实机、文件、复印机或其它尝试室用品上。该微波卡使得公司能够主动逃踪办理那些有价值的财富,能够逃踪两个物品从某一建筑分开,或是用报警的形式限造物品分开某地。连系 GPS控造系统借助微波卡,还能够对货柜车、货舱等展开有效逃踪。

3. 汽车防盗

那是 RFID控造手艺较新的应用范畴。目前早已开发出了足够小的、能PCB到汽车钥匙傍边含有特定码字的微波卡。它需要在汽车上拆有读写器,当钥匙插入到点火器中时,读写器能分辨钥匙的身份。若是读写器领受不到微波卡发送来的特定讯号,汽车的引擎将不会策动。用那种电子校正的形式,汽车的中央计算机也就能容易避免短路点火。

另一辆汽车防盗控造系统是,司机本身带有一微波卡,其发射范畴是在司机座椅 45~55cm 以内,读写器安拆在座椅的背部。当读写器读取到有效的ID号时,控造系统发出三声鸣叫,然后汽车引擎才气启动。该防盗控造系统还有另一强大功用:假使司机分开汽车因而车门敞开引擎也没有封闭,那时读写器就需要读取另一有效 ID 号;假设司机将该微波卡带离汽车,如许读写器不克不及读到有效 ID 号,引擎就会主动封闭,同时触发报警安装。

4. 电子物品监视控造系统

电子物品监视控造系统 (Electronic Article Surveillance) 的目标是避免商品被盗。 ( 即开或关 ) 的微波卡,和商铺出口处的读写器。微波卡在安拆时被激活。在激活形态下,微波卡吻合扫描器时会被探测到,同时会报警。若是货物被购置,由销售人员用公用东西拆除微波卡 ( 典型的是在服拆店里 ) ,或者用磁场来使微波卡失效,或者间接毁坏微波卡自己的电特征。 RFID工做原理

RFID 控造系统次要由三部门构成:应答器,也称为 “条码”,它能供给更多最末目的的逃踪数据;收发信机,也称 “随身听”,它从条码搜集信息并将其传送到收集展开逃踪;以及领受器,使收发信机能从条码读取数据。RFID 控造系统在开发过程中面对着诸多挑战,包罗元器件的互操做性,以及与最末接纳情况有关的控造手艺问题,例如标识最末目的与随身听的吻合度、需要逃踪最末目的的时间长度、国度或地域的有线标准,以及可能影响控造系统的情况前提,例如温度和湿度。是德信息手艺为元器件的可视化、开发和试验供给更多了非常普遍的东西,别的还供给更多了需要的量测东西,以确保特定领受器设想与要标识的质料准确婚配。

介绍RFID 工做原理

完整的 RFID控造系统需要具备有两种关键才能,起首是主动辨识、数据读写才能;然后是能满够数据存储和数据转换的数据处置才能。 关于 RFID 控造系统试验来说,我们存眷的次要是构成 RFID 控造系统的三个根本部件:

1) 电子条码 ( 微波卡 )

一般由晶片以及谐振元器件构成,晶片上有 EEPROM 用来贮存辨识码或其它数据,条码内含有内置领受器,次要功用是完成与读写器的通信。与条码、磁卡、 IC 卡等同期或早期的辨识控造手艺比拟,微波卡具有非碰触、工做间隔长、适于恶劣情况、可辨识运动最末目的等长处。

根据能量供应形式的差别, RFID 条码能够分为被动条码,半主动条码和主动条码,此中半主动条码和主动条码中晶片的能量由电子条码所附的电池供给更多,主动条码能够主动发出微波讯号。根据工做振幅的差别, RFID 条码能够分为低频 (LF) 、低频 (HF) 、超低频 (UHF) 和微波等差别品种。差别频段的 RFID 工做原理差别, LF 和 HF 频段的 RFID 电子条码一般接纳电磁谐振原理,而 UHF 及微波频段的 RFID 一般接纳电磁发射原理。

2) 读 / 写器 : 读取条码信息的设备

RFID 读写器的使命是控造微波模块向条码发射读取讯号,并领受条码的应答,对条码的对象标识信息展开解码,将对象标识信息连带条码上其它相关信息传输到主机以供处置。

在大都 RFID 控造系统中,读写器在两个区域内发射电磁波 ( 区域大小取决于工做振幅和领受器尺寸 ) 。卡牌内有两个 LC 串联谐振电阻,其振幅与读写器发射的振幅不异。当微波卡颠末那个区域时,在电磁波的鼓励下, LC 谐振电阻产生共振,从而使电容内有了电荷。在那个电容的另一端,接有两个单领导通的电子泵,将电容内的电荷送到另两个电容内贮存。当所积累的电荷到达 2V 时,此电容可做为电源为其它电阻供给更多工做电压,将卡内数据发射进来或接取读写器的数据。读写器领受到卡的数据后,解码并展开错误校验来决定命据的有效性,然后,透过 RS232 、 RS422 、 RS485 或有线形式将数据传送到计算机收集。简单的 RFID 产物就是一种非碰触的 IC 卡,而复杂的 RFID 产物能和外部传感器接口毗连来量测、记录差别的参数,以至可与 GPS 控造系统毗连来逃踪球体。

3) Antenna 领受器 是德信息手艺 Keysight Technologies:什么是领受器 - 深度解析领受器理论和领受度量测根底常识 1 - Antenna Theory(英文版)47 附和 · 3 评论文章

领受器是一种以电磁波形式把有线电收发机的微波讯号功率领受或辐射进来的安装。领受器按工做频段可分为长波、短波、超短波以及微波领受器等;按标的目的性可分为全向领受器、定向领受器等;按外形可分为线状领受器、面状领受器等。在 RFID 控造系统中,领受器分为条码领受器和读写器领受器两种情况,当前的 RFID 控造系统次要集中在 LF 、 HF (13.56MHz) 、 UHF 和微波频段。领受器的原理和设想在 LF 、 HF 和 UHF 频段有底子上的差别。本色上,因为在 LF 和 HF 频段控造系统NFC区并没有电磁波的传布,因而领受器的问题次要集中在 UHF 和微波频段。

读写器透过发射领受器发送必然振幅的微波讯号,当微波卡进入发射领受器工做区域时产生感应电流,微波卡获得能量被激活;微波卡将本身编码 等信息透过卡内置发送领受器发送进来;控造系统领受领受器领受到从微波卡发送来的载波讯号,经领受器调理器传送到读写器,读写器对领受的讯号展开解调和 解码 然后送到后台主控造系统展开相关处置;主控造系统按照逻辑运算判断该卡的合法性,针对差别的设定做出响应的处置和控造,发出指令讯号控造施行机构动做。

RFID关键控造手艺

RFID控造手艺在良多范畴早已有了许多现实应用范畴,共性的控造手艺早已趋于成熟,但现阶段次要的关键控造手艺有:

有源电子条码低耗、低压、抗干扰设想控造手艺无源电子条码的低值、可靠、柔性规模消费控造手艺远间隔微波反射读写控造手艺

RFID试验计划

对 RFID控造系统的性能评估 , 最次要的就是读写间隔那个参数。影响微波卡读写间隔的因素包罗领受器工做振幅、读写器的 RF 输出功率、读写器的领受 灵敏度 、微波卡的功耗、领受器及谐振电阻的 Q 值、领受器标的目的、读写器和微波卡的谐振度等等。

若何量测荧光灯对无源 UHF RFID 控造系统​www.keysight.com.cn/cn/zh/assets/7018-03134/application-notes/5990-9090.pdf?success=true

“在无源微波辨识(RFID)控造系统中RFID随身听可将微波讯号传输至RFID标识表记标帜(tag),该标识表记标帜包罗领受器和集成电阻晶片。透过将发射的微波讯号转换为曲流电来给该晶片供电,并且从标识表记标帜至随身听的通信以微波反向散射的形式展开。因而,晶片透过以控造系统数据速度改动标识表记标帜领受器的负载阻抗来产生响应。改动负载可使该领受器的反射性量发作变革。然后,随身听可将那些藐小变革辨识为标识表记标帜数据并恢复该标识表记标帜ID。

但是,因为在反向散射操做中,随身听正在传输持续波(CW)讯号,所以四周情况中的其他变革也可能会对载波产生正弦感化。由电子镇流器驱动的荧光灯(EBFL)可能会在无意间正弦微波讯号,并影响随身听对UHFRFID标识表记标帜反向散射讯号的领受。

如本应用范畴指南所述,确定荧光灯能否正在影响RFID控造系统,最有效的形式即是接纳手持式频谱检测仪(HSA)来量测RFID控造系统。那将透过量测以下两种前提中的频谱来实现:两个是封闭荧光灯,两个是翻开荧光灯。”

量测低频RFID条码的特征​www.keysight.com.cn/cn/zh/assets/7018-03871/application-notes/5991-2061.pdf

“有线微波辨识(RFID)条码的共振振幅是决定条码和读取器之间有效通信间隔的关键因素。接纳频谱检测仪您可垂手可得地量测RFID条码的共振振幅。"

保举阅读:

IoT物联网处理计划​www.keysight.com.cn/cn/zh/solutions/internet-of-things-iot.html

是德信息手艺的IoT物联网处理计划笼盖整座收集系统构造,能够协助您打造灵敏的IoT物联网试验立异计划。

NFC主动试验计划​edadocs.software.keysight.com/kkbopen/nfc-577943249.html

是德信息手艺

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