基于单片机的RFID读写器设计(2)

第二章 射频识别系统技术及相关理论

2.1射频识别系统原理

从信息传递的基本原理来说，射频识别技术在低频段基于变压器耦合模型（初级与次级之间的能量传递及信号传递），在高频段基于雷达探测目标的空间耦合模型（雷达发射的电磁波信号碰到目标后携带目标信息返回雷达接收机）。

射频标签与读卡器之间的电磁耦合包含两种情况：一种情况是电感耦合。在电感耦合方式中读卡器的天线相当于变压器的初级线圈，射频标签的天线相当于变压器的次级，因而也称电感耦合方式为变压器方式。电感耦合方式通过空间磁场实现耦合，耦合磁场在读卡器线圈（初级）与射频识别标签（次级）之间构成闭合电路。电感耦合方式是低频段近距离无接触射频识别的耦合方式。另一种是电磁耦合方式，在电磁耦合方式中，读卡器的天线将读卡器产生的射频信号以电磁波方式定向发送到空间范围内，形成读卡器的有效阅读区域，位于读卡器有效阅读区域中射频标签从读卡器天线发出得电磁场中提取工作电源，并通过射频标签的内部电路及标签天线将标签内存的数据信息传送到读卡器。电磁耦合与电感耦合的差别在于电磁耦合方式中得读卡器将射频信号以电磁波的形式发送出去；在电感耦合方式中，读卡器将射频信号束缚在读卡器电感线圈的周围，通过交变闭合的线圈磁场，沟通读卡器与射频标签天线之间的射频通道，而没有向空间辐射电磁能量。

2.2射频识别系统组成

射频识别系统一般由以下三部分组成： ①读写器（Reader）

一台典型的读写器应包含射频信号发射单元器，高频接收单元金额控制单元，此外，许多读写器还都有附加的接口（RS232、USB）,以便将获得的数据传输给另外系统作进一步的处理或存储。

②标签（Tag）

RFID标签是一种以无线方式传送数据的信息载体形势，它具有数据处理及

安全认证等特有的优点。RFID标签是射频识别系统真正的数据载体，主要有天线、谐振电容以及IC芯片组成，其种类可以分为无源标签和有源标签两种。

射频标签与读卡器之间采用双向验证机制，即读卡器验证射频标签的合法性，同时射频标签也验证读卡器的合法性；处理前，标签要与读卡器进行三次互相认证，而且在通讯过程中所有数据都加密。此外，标签中各个扇区都有自己的操作密码和访问条件。

③天线（Antenna）

射频识别系统中的天线用于产生磁通量，而磁通量用于向无源标签提供能量并在读卡器和标签之间传送信息。13.56 MHz射频天线及其匹配电路共有三块：天线线圈、匹配电路（LC谐振电路）和EMC滤波电路。在天线的匹配设计中必须保证产生一个尽可能强的电磁场，以使卡片能够获得足够的能量给自己供电，而且考虑到调谐电路的带通特性，天线的输出能量必须保证足够的通带范围来传送调制后的信号。

2.3 射频识别系统的分类

按照读写距离来划分，RFID系统可分为接触式和非接触式，而非接触式又分为近距离（密耦合）、中距离（遥耦合）和远距离。按照工作频段来划分，RFID系统可分为低频、中高频、超高频和微波频段。

2.4 非接触式IC卡--S50