射频识别技术2

自动识别技术及应用物理与光电工程学院1射频识别技术2授课老师：蒙自明物理与光电工程学院[e-mail]自动识别技术及应用2NFCNFC是NearFieldCommunication缩写，即近距离无线通讯技术。于2002年由飞利浦公司和索尼公司共同开发。NFC是由非接触式射频识别RFID和互联技术融合演变而来，可以在移动设备、消费类电子产品、PC和智能控件工具间进行双向互联。NFC具有天然的安全性，不仅可以用来支付，而且提供了一种简单、触控式的点对点解决方案，可以便捷地交换信息、访问内容与服务。1,2自动识别技术及应用3NFC主要技术参数工作频率：13.56MHz通信距离：10cm左右通信速率：106kbps,212kbps,424kbps工作模式：半双工（NFC模式、读写器模式、卡模拟模式）1,2自动识别技术及应用4NFC与RFID的比较NFC将非接触读卡器、非接触卡和点对点功能整合进一块单芯片，而RFID必须有阅读器和标签组成。NFC传输范围比RFID小。相对于RFID来说NFC具有距离近、带宽高、能耗低等特点。应用方向不同。NFC目前来看更多的是针对于消费类电子设备相互通讯，有源RFID则更擅长在长距离识别。3自动识别技术及应用5NFC参考文献1.谷东明“近距离无线通信（NFC）收发机模拟前端电路设计”复旦大学硕士学位论文2012年。2.赵朝阳“NFC移动支付产业的竞争博弈研究”首都经济贸易大学硕士学位论文2012年。3.NFC定义及与RFID的区别张素娜等“NFC手机研究进展”第134页，第12期45卷，通信技术，2012年。5.自动识别技术及应用6RFID系统的数据通信基础RFID系统的安全性RFID标签自动识别技术及应用7RFID系统的数据通信基础RFID系统的安全性RFID标签自动识别技术及应用8读写器与标签之间的数据传输是通过空气介质以射频信号（无线电波）的形式进行的。为了实现数据高速、远距离地传输，必须把数据信号叠加在一个规则变化的信号比较强的电波上。规则变化的电波叫载波。射频识别系统的工作频率就是指载波频率。载波可以是正弦波或者方波。自动识别技术及应用9RFID系统的工作方式全双工（FDX）半双工（HDX）时序（SEQ）自动识别技术及应用10方式FDX(全双工)能量传输下传上传HDX(半双工)能量传输下传上传SEQ(时序)能量传输下传上传下传：从读写器到标签的数据传输上传：从标签到读写器的数据传输1time自动识别技术及应用11RFID常用编码方法非归零码（NRZ，Non-ReturntoZero）：二进制数字0、1分别用两种电平来表示，常用-5V表示1，+5V表示0。曼彻斯特编码（ManchesterCode）：用电压的变化表示0和1，规定在每个码元的中间发生跳变。高→低的跳变代表0，低→高的跳变代表1。差分曼彻斯特编码：每个码元的中间仍要发生跳变，用码元开始处有无跳变来表示0和1。有跳变代表0，无跳变代表1。自动识别技术及应用12RFID常用调制方法一个正弦波可以通过3个特性进行定义：振幅、频率和相位。当我们改变其中任何一个特性时，就有了波的另一个形式。有3种将数字数据调制到模拟信号的机制。幅移键控法（Amplitude-ShiftKeying，ASK）。频移键控法（Frequency-ShiftKeying，FSK）。相移键控法（Phase-ShiftKeying，PSK）。正交调幅（QuadratureAmplitudeModulation，QAM），一种将振幅和相位变化结合起来的机制，其中正交调幅的效率最高，也是现在所有的调制解调器中经常采用的技术。自动识别技术及应用13有关编码与调制调制是指用模拟信号承载数字或模拟数据；而编码则是指用数字信号承载数字或模拟数据模拟信号使用模拟信道传送（调幅AM、调频FM、调相PM）模拟信号使用数字信道传送(脉冲幅度调制PAM、脉冲编码调制PCM、差分脉冲编码调制DPCM、增量脉冲码调制方式DM)数字信号使用模拟信道传送（ASK、FSK、PSK、QAM）数字信号使用数字信道传送（NRZ、ManchesterCode）•自动识别技术及应用14RFID系统的数据通信基础RFID系统的安全性RFID标签自动识别技术及应用15RFID的密码系统密码系统即把一个原本的消息（称之为明文）通过加密算法和加密密钥转换成编码的消息（密文）。保密密钥系统公开密钥系统（二者都是使用保密的密钥）自动识别技术及应用16保密密钥系统加密和解密的算法是完全可逆的（亦即对称的）。又称为对称密钥系统。保密密钥系统的核心是密钥，它有着高度的机密性。DES算法，就是一种典型的对称密钥体系的加密方法。明文或密文加密/解密加密/解密密钥密文或明文1自动识别技术及应用17公开密钥系统非对称密码系统，即加密和解密算法是不同的。加密密钥和解密密钥有着数学上的联系。加密密钥可以公开，解密密钥不能公开。简化密钥的分布和管理。提供了实现“电子签名”的可能。RSA算法就是一种典型的非对称密码方案。1加密密钥公开的加密明文解密密钥保密的解密密文明文自动识别技术及应用18RFID数据的安全性防范下列攻击为了复制/改变数据，未经授权读出数据载体（标签）。将外来的数据载体（标签）置入读写器的询问范围，企图得到非授权的访问。为了假冒真正的数据载体，窃听无线电通信并重放复制数据。PIN鉴别、对称密钥系统的鉴别、导出密钥的鉴别1自动识别技术及应用19RFID系统的数据通信基础RFID系统的安全性RFID标签自动识别技术及应用20射频标签（RFIDTAG）是安装在被识别对象上，存储被识别对象相关信息的电子装置，常称为电子标签。它是射频识别系统的数据载体，是射频识别系统的核心。1、分类（1）按标签的工作方式分类主动式标签。用自身的射频能量主动地发射数据给读写器的标签。主动标签含有电源。被动式标签。由读写器发出查询信号触发后进入通信状态的标签。被动标签可有源也可无源。自动识别技术及应用21（2）按标签的读写方式分类只读型标签。只能读出不能写入的标签。可分为以下三类：只读标签：内容出厂时已写入，识别时只可读出，不可改写。一次性编程只读标签：标签内容只可在应用前一次性编程写入，识别过程中内容不可改写。可重复编程只读标签：标签内容经擦除后可重新编程写入，识别过程中内容不可改写。读写型标签。标签内容既可被读写器读出，又可由读写器写入的标签。自动识别技术及应用22（3）按标签有无能源分类无源标签：标签中不含电池的标签。工作能量来自阅读器射频能量。有源标签：标签中含有电池的标签。不需利用阅读器的射频能量。半有源标签：阅读器的射频能量起到唤醒标签转入工作状态的作用。自动识别技术及应用23（4）按标签的工作频率。（5）按标签的工作距离。自动识别技术及应用24射频识别标签一般由天线、调制器、编码发生器、时钟及存储器构成。天线调制器控制器（CPU）电源编码发生器时钟存储器射频识别标签的构成自动识别技术及应用25不同类型射频标签的应用低频（LF）标签低频标签工作频率范围30—300KHZ，典型的工作频率有：125KHZ，133KHZ，低频标签一般为无源标签，工作能量通过电感耦合(近场）获得，阅读距离小于1米。典型应用有：动物识别、容器识别、工具识别、自动化生产线、精密仪器、电子闭锁防盗等。国际标准有：ISO11784/11785（用于动物识别）、ISO18000-2（125-135KHZ）自动识别技术及应用26低频标签的优势：具有省电、廉价的特点；工作频率不受无线电频率管制约束；可以穿透水、有机组织、木材等；非常适合近距离、低速度的、数据量要求较少的识别应用。低频标签的劣势有：存储数据量少，只能适合低速、近距离识别应用；与高频标签相比，天线匝数更多，成本更高一些。自动识别技术及应用27高频（HF）标签高频标签工作频率范围3—30MHZ，典型工作频率为13.56MHZ，中高频标签一般也采用无源设置，其工作能量和低频标签一样，也是通过电感耦合（近场）获得，其基本特点与低频标签相似，由于其工作频率的提高，可以选用较高的传输速度，天线设计相对简单，标签一般制成卡片形状。典型的应用包括：无线IC卡、电子车票、电子身份证、电子闭锁防盗、自动化生产线等。相关的国际标准有ISO14443、ISO15693、ISO18000-3（13.56MHZ)等.自动识别技术及应用28特高频（UHF）与超高频（SHF）标签超高频与微波频段的射频标签，简称为微波射频标签。阅读距离一般大于1米，典型情况为4—6米，最大可达10米以上。各工作频率的用途及特点：433MHZ左右：耦合方式为反向散射耦合（远场），主要用于货物管理及特定场合。该频段电磁波绕射能力强，工作距离较远，但天线尺寸较大，该频段的无线电业务繁杂，容易引起干扰问题。相关的国际标准有ISO18000-7(433.92MHZ)自动识别技术及应用29800/900MHZ频段：我国于近期规划出840-845MHZ及920-925MHZ频段用于RFID技术，空间耦合方式为反向散射耦合。主要用于商品货物流通。该频段电磁波绕射能力强，最大工作距离可达8米左右，背景电磁噪声小，天线尺寸适中，射频标签易于实现，是全球范围内货物流通领域大规模使用RFID技术的最合适频段。相关的国际标准有ISO18000-6(860-930MHZ)自动识别技术及应用302.45G/5.8GHZ频段：空间偶合方式为反向散射耦合（远场）。主要用途为车辆识别和货物流通。该频段电磁波为视距传播，绕射能力差，且相对来讲空间损耗大，因此工作范围小。由于频率高，相对而言制造成本大，同时该频段为ISM频段，电磁环境复杂，干扰问题在特定场合可能较为突出。相关的国际标准有ISO18000-4（2.45GHZ)、ISO18000-5(5.8GHZ)。ISO/IEC相关RFID标准=9845.html自动识别技术及应用31射频标签的制作与封装射频标签产品按形态和材质的不同可分为三大类：标签类、注塑类和卡片类。封装工艺封装环节主要包括三个主要工艺：天线基板制作、一次封装（Inlay（内嵌片）的制作）和二次封装（基板上涂覆绝缘膜、冲裁）。（1）天线基板的制作天线基板的制作目前主要包括两种方式：一种是传统的蚀刻工艺，另一种是丝网印刷工艺。（2）一次封装（内嵌片的制作）一次封装是指带有天线的基板和芯片通过点胶的方式制成内嵌片的过程自动识别技术及应用32（3）二次封装（基板上涂覆绝缘膜、冲裁）Inlay冷凝胶涂敷有冷凝胶的Inlay塑料（底纸）不干胶电路带保护的标签刷好不干胶的标签离型纸成卷的不干胶标签自动识别技术及应用33自动识别技术及应用34射频识别标签产品盘形射频识别标签玻璃射频识别标签塑料外壳标签用于工具和气体瓶子的特殊标签钥匙扣型标签手表型标签ID-1型非接触IC卡智能标签片上线圈射频标签有可能会取代条码自动识别技术及应用35参考文献1.卢瑞文主编《自动识别技术》化学工业出版社2005年。2.尹应增“微波射频识别技术研究”西安电子科技大学博士学位论文2002年。自动识别技术及应用36思考题1.请简述RFID的工作方式有哪些？2.射频标签按频率分主要有哪些种类？各种类型的标签主要用途如何？