射频通信原理(射频通信理论与技术)

 

RFID概念

在20世纪中，无线电技术的理论与应用研究是科学技术发展最重要的成就之一。1948年哈里.斯托克曼发表的利用反射功率的通讯奠定了射频识别RFID的理论基础。经过数十年的发展，如今，RFID技术理论日趋成熟，产品种类也越来越丰富。

RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）技术是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关的数据信息。利用射频方式进行非接触双向通信，达到识别目的并交换数据。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。

01、RFID发展历程

RFID直接继承了雷达的概念，并由此发展出一种生机勃勃的AIDC新技术——RFID技术。RFID技术发展的历程表。在20世纪中，无线电技术的理论与应用研究是科学技术发展最重要的成就之一。RFID技术的发展可按10年期划分如下图：

互联网小常识：一个网站对应服务器上的一个目录。建立Web站点时，必须为每一个站点指定一个主目录，当然也可以是虚拟的子目录。未设置默认内容文档时，访问站点应提供首页内容的文件名。

RFID技术的理论得到丰富和完善。单芯片电子标签、多电子标签识读、无线可读可写、无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体的RFID正在成为现实。

02、RFID在中国的发展现状

射频识别(RFID)产业是国家优先发展的产业之一。《信息产业科技发展十一五计划和2020年中长期规划(纲要)》中将智能信息处理和物与物通信网络技术确定为我国需要重点突破的核心技术，其发展目标包括重视RFID、传感器网络等物与物通信网络技术的研发，形成自主知识产权的核心技术和产品，打造完善的产业链；推广RFID、传感器网络技术在全社会的应用，形成一大批有示范效应的应用范例，为无处不在、人与物共享的网络应用奠定基础。信息产业部将RFID工程列入十一五期间信息技术应用的六大专项工程，在商贸、海关、民航、铁路、公路、水运、邮政、钢铁、石化、汽车、建材、农业、金融、税收等领域推广应用RFID技术和基于RFID的综合管理信息系统。

2006年，由科技部、发改委、商务部、信产部等15个部委联合发布了《中国RFID技术政策白皮书》，为我国在RFID技术与产业未来发展指明了道路。我国RFID产业发展将分三个阶段实施：

第一阶段：培育期(2006年至2008年)在产业化核心技术研发、标准制定等方面取得突破，通过典型行业示范应用，初步形成RFID产业链及良好的产业发展环境。

第二阶段：成长期(2008年至2012年)扩展RFID应用领域，形成规模生产能力，建立公共服务体系，推动规模化市场形成，促进RFID产业持续发展。

第三阶段：成熟期(2012年以后)整合产业链，适应新一代技术的发展，辐射多个应用领域，提高RFID应用的效率和效益。

03、RFID工作原理

射频识别系统的基本模型包含：电子标签又称为射频标签、应答器、数据载体；阅读器又称为读出装置，扫描器、通讯器、读写器(取决于电子标签是否可以无线改写数据)。电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合、在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递、数据的交换。

发生在阅读器和电子标签之间的射频信号的耦合类型有两种。

(1)电感耦合：变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定律。

(2)电磁反向散射耦合：雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律。

电感耦合方式一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率有：125kHz、225kHz和13.56MHz。识别作用距离小于1m，典型作用距离为10～20cm。

电磁反向散射耦合方式一般适合于高频、微波工作的远距离射频识别系统。典型的工作频率有：915MHz，2.45GHz，5.8GHz。识别作用距离大于1m，典型作用距离为3—l0m。

04、RFID系统组成

一套完整的RFID系统, 是由阅读器(Reader)与电子标签(TAG)即所谓的应答器(Transponder)及应用软件系统三个部份所组成, 其工作原理是阅读器发射一特定频率的无线电波能量给应答器, 用以驱动应答器电路将内部的数据送出，此时阅读器便依序接收解读数据, 送给应用程序做相应的处理。

05、RFID成为制造业效率引擎

在制造业，RFID可以看做一种数据采集方式，而目前很多制造企业已经采用了条码技术来进行数据的采集，并结合MES、ERP等信息化软件，对企业的生产过程进行有效管理。而很多企业不禁会问，既然条码应用已十分的成熟广泛，为什么还要应用RFID技术？请参阅上表：

RFID技术，实时数据采集的必要手段

传统企业在数据采集时通常使用条码标签，但条码标签受到一定的局限性，在识别速度、读取精度、使用环境等方面存在种种限制，关键在于数据采集后并不能实时的反馈到相关人员。而RFID技术通过电子标签与阅读器之间的射频通信，能快速的识别目标对象并且获取其包含数据，将生产现场信息及时准确的采集，赋予企业相关的跟踪能力和实时控制能力，减少人为错误，帮助企业在实际提高效率和利润的同时能够满足客户的需要和法规要求。

RFID数据采集方式能为制造企业带来的便利

互联网小常识：支持500个以上结点的大型应用可以选择企业级交换机；支持300个以下的选择部门级交换机；支持100个以下的选择工作组级交换机。

(1) 在及时采集各个加工工序的人员与工时信息的基础上，可以获取准确的实际生产成本信息。

(2) 通过及时反馈加工质量和设备信息，可以实现整个车间生产过程的可视化，从而实现制造过程的可追溯。

(3) RFID技术为及时准确采集车间信息，实现实时为企业，提供了经济有效的解决方案。

06、RFID应用领域

(1) 物流：物流过程中的货物追踪，信息自动采集，仓储应用，港口应用，邮政，快递。

(2) 零售：商品的销售数据实时统计，补货，防盗。

(3) 制造业：生产数据的实时监控，质量追踪，自动化生产。

(4) 服装业：自动化生产，仓储管理，品牌管理，单品管理，渠道管理。

(5) 医疗：医疗器械管理，病人身份识别，婴儿防盗。

(6) 身份识别：电子护照，身份证，学生证等各种电子证件。

(7) 防伪：贵重物品（烟，酒，药品）的防伪，PCB（印刷电路板），票证的防伪等。

(8) 资产管理：各类资产（贵重的或数量大相似性高的或危险品等)。

(9) 交通：高速不停车，出租车管理，公交车枢纽管理，铁路机车识别等。

(10) 食品：水果，蔬菜，生鲜，食品等保鲜度管理。

(11) 动物识别：训养动物，畜牧牲口，宠物等识别管理。

(12) 图书馆：书店，图书馆，出版社等应用。

(13) 汽车：制造，防盗，定位，车钥匙。

(14) 航空：制造，旅客机票，行李包裹追踪。

(15) 军事：弹药，枪支，物资，人员，卡车等识别与追踪。

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互联网小常识：自动协商功能只能用于使用双绞线的以太网，并且规定自动协商过程需要在500ms内完成。按工作模式性能从高到低，这些协议的优先级从高到低的排序是：100BASE-TX或100BASE-FX全双工，100BASE-T4，100BASE-TX半双工，10BASE-T全双工、10BASE-T半双工。

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