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rfid射频识别技术应用及技术分析详解

返回列表 来源: 发布日期: 2019.09.23

射频识别(rfid)技术的应用由来已久。它可以追溯到英国空军飞机在第二次世界大战中使用的敌我识别系统。近来RFID无线射频识别技术被广泛用于物品管理、车辆定位和井下人员定位等中。这是一种非接触式自动识别技术,利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现非接触信息传输,并通过传输信息实现自动识别。

rfid技术

  1 RFID无线射频技术概述
RFID无线识别系统的基本组成。
rfid无线识别系统主要由rfid标签、rfid阅读器、天线和pc管理系统组成。RFID电子标签和RFID读写器被无线传输,使得在它们之间存在无线收发器模块和天线(感应线圈)。效果图如图1所示。
rfid射频识别技术研究
(1)rfid标签(tag):rfid标签是射频识别系统的数据载体。每个RFID标签由耦合元件和芯片组成。每个RFID标签具有附接到对象以识别目标对象的唯一EPC(电子产品代码)电子代码。与传统的条形码相比,EPC编码不仅可以反映某种产品,还可以针对某一特定产品进行编码。
(2)RFID读取器(读取器):读取器/写入器可以读取或写入电子标签的信息,其基本功能是利用标签进行数据传输,并且可以被设计为手持读取器或固定类型读取器。
(3)天线:在标签和读卡器之间传输射频信号。
1.2 RFID系统的工作原理
rfid标签进入rfid读卡器发出的磁场后,接收读卡器发出的射频信号,通过感应电流获得的能量发送芯片中存储的产品信息(无源标签、无源标签或无源标签),或主动发送信号某一频率的(活动标签,活动标签)。或者主动标签,析构函数亵渎信息并对其进行解码,然后将其发送到中央信息系统进行数据处理。图2显示了RFID过程的示意图。
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  2 RFID标签天线性能指标
从RFID系统的识别过程来看,RFID读写器在RFID电子标签与RFID阅读器之间传输射频信号的过程中起着重要的桥梁作用,RFID电子标签天线的性能对提高整个识别系统的性能具有重要意义。由于rfid标签附着在被标记对象上,因此rfid标签的天线将受到被标记对象的形状和物理特性的影响。影响因素包括被识别物体的材料、所识别物品的工作环境等。另外,随着射频识别中射频器件工作频率的增加,天线与rfid标签芯片之间的匹配问题也越来越严重。这些因素为RFID电子标签天线的设计提供了更高的要求,也带来了巨大的挑战。
天线是以电磁波的形式接收或发射射频信号功率的装置。它是电路和空间的边界。它用于转换导行波和自由空间波的能量。目前的RFID无线射频系统主要集中于低频、高频、超高频、微波频段和不同工作频段的RFID系统天线的原理和设计,从根本上不同:
  (1)方向特性
天线的辐射是定向的。辐射场的振幅与方向的关系曲线称为方向图,是场强在远场任意方向上的方向上的关系曲线..模式是一种规范化的模式,即远场任意方向上一点的场强与同一方向上同一距离最大场强之比的关系曲线。定义方向图函数是:
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em是E(α,\946;)x的最大值。
  (2)方向性系数
方向性系数是用来表示天线在一定方向上辐射电磁波的程度的参数。定向天线的方向系数是指在接收点产生相等电场强度的条件下,非定向天线的总辐射功率与定向天线的总辐射功率的比值。根据这个定义,由于定向天线的辐射强度在不同方向上变化,定向天线的方向性系数随观测点的位置而变化。在最大辐射电场方向,方向性系数也最大。一般来说,定向天线的方向系数是最大辐射方向的方向系数,即在距离天线一定距离处,天线在最大辐射方向上的辐射功率流密度Smax与辐射功率流密度的比值,因此在与理想的无方向天线相同辐射功率的距离上记录为D,即:
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  (3)天线效率
天线效率是衡量天线转换能量有效性的指标。天线的效率小于1,这意味着天线输入功率的一部分转化为辐射功率,一部分转化为损耗功率。天线效率定义为天线辐射功率与输入功率之比,表示为ηA,即:
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公式中PI为辐射功率,PJ为损耗功率。
  (4)天线增益
天线系数只反映了天线最集中的辐射能量。天线增益不仅反映了天线的辐射能力,还考虑了天线的损耗因子。在相同输入功率的情况下,方向天线在一定方向上的辐射功率密度S(θ,φ)与该方向的无损耗点源天线的比值称为天线增益,称为G(theta,φ)。即:
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增益系数是衡量大型线路能量转换和方向特性的综合参数。它是指向性系数和天线效率的乘积。它表示为g,即。
  G=D·ηA
对于其中频带是超高频和微波的RFID无线射频识别系统,由于RFID电子标签的天线面积小,所以天线的增益也受到限制。增益取决于天线辐射模式的类型。
  (5)阻抗特性
天线的输入阻抗可以用天线馈电点处的电压与电流之比来表示,通常是频率的函数。rfid天线的阻抗应设计为50或70,以便与传统馈线的阻抗匹配。RFID天线相当于读取器和标签输出之间的终端负载。输入阻抗Zin定义为天线输入电压与输入电流IO的比值。即:
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式中:rin和xin分别为输入阻抗的实部和虚部。
RFID天线的辐射功率P对应于在等效阻抗上产生的牛的损耗。这种等效阻抗称为辐射阻抗z,即。
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式中:i为参考电流,r_和x_分别为辐射阻抗的实部和虚部。
  3 结论
随着RFID射频技术的应用要求的不断加深和应用领域的不断扩大,天线的设计和研究作为RFID系统的关键组成部分,变得非常重要和迫切。天线技术是rfid系统的关键技术之一。它对rfid技术的成熟和广泛应用具有理论意义和实用价值。

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