RFID技術的發展及應用

　　摘要：RFID射頻識別技術，又稱電子標簽、無線射頻識別。RFID技術的應用十分廣泛，不同工作頻率的射頻標簽有不同的特性和用途。RFID技術國內外的發展狀況，RFID系統組成。
　　關鍵詞：RFID技術 射頻標簽 射頻讀寫器
　　中圖分類號:TN915 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2011)10(b)-0000-00
　　
　　RFID（Radio Frequency Identification）射頻識別技術，又稱電子標簽、無線射頻識別，是一種通信技術，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。射頻技術的應用十分廣泛，近年來，RFID技術已經在物流、零售、制造業、服裝業、醫療、身份識別、防偽、資產管理、食品、動物識別、圖書館、汽車、航空、軍事等眾多領域開始應用，對改善人們的生活質量、提高企業經濟效益、加強公共安全以及提高社會信息化水平產生了重要的影響。
　　不同工作頻率的射頻標簽有不同的特性和用途。
　?、?LF低頻(從125KHz到134KHz)。穿透力強，但是傳輸速率慢，信號強度隨著距離下降很快，適合近距離的傳輸，主要用于各種門禁卡和收費卡。
　?、?HF高頻(工作頻率為13.56MHz)。各種特性介于LF和UHF之間，可以對標簽寫入信息。主要用于圖書、貨運、物流管理。
　?、?UHF甚高頻(工作頻率為860MHz到960MHz之間)[1]。工作距離較遠，傳輸速率高，有防沖突機制，可以短時間內讀取大量的標簽，但是穿透力較弱。主要用于航空包裹的管理，生產線的控制等[2]。
　　
　　1 RFID技術國內外的發展狀況
　　1.1 國外的發展狀況
　　從全球的范圍來看，美國政府是RFID應用的積極推動者，在其推動下美國在RFID標準的建立、相關軟硬件技術的開發與應用，均走在世界前列。歐洲RFID標準追隨美國主導的EPCglobal標準。在封閉系統應用方面，歐洲與美國基本處在同一階段。日本雖然已經提出UID標準，但主要得到的是本國廠商的支持，如要成為國際標準還有很長的路要走。
　　從全球產業格局來看，目前RFID產業主要集中在RFID技術應用比較成熟的歐美市場。飛利浦、西門子、ST、TI等半導體廠商基本壟斷了RFID芯片市場；IBM、HP、微軟、SAP、Sybase、Sun等國際巨頭搶占了RFID中間件、系統集成研究的有利位置；Alien、Intermec、Symbol、Transcore、Matrics、Impinj等公司則提供RFID標簽、天線、讀寫器等產品及設備。
　　1.2 國內的發展狀況：
　　相較于歐美等發達國家或地區，我國在RFID產業上的發展還較為落后。目前，我國RFID企業總數雖然超過100家，但是缺乏關鍵核心技術，特別是在超高頻RFID方面。從包括芯片、天線、標簽和讀寫器等硬件產品來看，低高頻RFID技術門檻較低，國內發展較早，技術較為成熟，產品應用廣泛，目前處于完全競爭狀況；超高頻RFID技術門檻較高，國內發展較晚，技術相對欠缺，從事超高頻RFID產品生產的企業很少，更缺少具有自主知識產權的創新型企業。
　　從產業鏈上看，RFID的產業鏈主要由芯片設計、標簽封裝、讀寫設備的設計和制造、系統集成、中間件、應用軟件等環節組成。目前我國還未形成成熟的RFID產業鏈，產品的核心技術基本還掌握在國外公司的手里，尤其是芯片、中間件等方面。中低、高頻標簽封裝技術在國內已經基本成熟，但是只有極少數企業已經具備了超高頻讀寫器設計制造能力。國內企業基本具有RFID天線的設計和研發能力，但還不具備應用于金屬材料、液體環境上的可靠性RFID標簽天線設計能力。系統集成是發展相對較快的環節，而中間件及后臺軟件部分還比較弱。
　　
　　2 RFID系統組成
　　RFID系統的組成：
　　讀寫器（閱讀器、讀頭、Reader）：用來發送、接受和處理數據。
　　應答器（電子標簽、射頻卡、tag）：放置在需要被識別的物體上，是數據的載體，由半導體芯片和天線組成。
　　在射頻標簽（tag）中，有調制和解調模塊。為什么要調制和解調呢？我們知道，能夠有效輻射的信號必須是高頻的信號，同時頻率越高發射天線的尺寸就越小，所以為了信號的有效傳播和減小天線的尺寸，必須采用高頻載波信號傳播。但是，攜帶有效數據的基帶信號是低頻信號。所以，將基帶信號與高頻載波信號以某種方式結合就叫做調制。調制是把信號轉換成適合在信道上傳輸的形式的一種過程。經過調制的波就可以發射出去，并且很好的傳播了。解調是調制的逆過程，從接收到的已調波中提取低頻的基帶信號，用于后續的分析和計算[3]。
　　讀寫器的核心電路包括：射頻前端、發射通道（PA功率放大器、上混頻器Mixer）、接收通道（低噪聲放大器LNA、下混頻器Mixer）、振蕩器LO、鎖相環PLL、低通濾波器LPF、數模轉換器（ADC、DAC）、基帶信號（Baseband）。用于實現調制解調部分的一個很重要的模塊就是混頻器（mixer）。對于接收機，就是把接收到的射頻信號換成一個較低的頻率。對于發射機，就是把要發射的信號換到一個較高的頻率。
　　本振LO只能產生單一的振蕩頻率，但是我們往往需要很多種不同的頻率，這是就需要頻率綜合器了。射頻芯片中的頻率綜合器通常由鎖相環來實現。由于篇幅所限，有關鎖相環的組成和原理略。
　　
　　3 結語
　　相較目前廣泛采用的條形碼技術，RFID技術具有讀取距離遠（幾米至幾十米）、穿透能力強（可透過包裝箱直接讀取信息）、抗污染、效率高（可同時處理多個標簽）、信息量大的特點。
　　隨著關鍵技術的不斷進步，RFID產品的種類將越來越豐富，應用和衍生的增值服務也將越來越廣泛。 RFID芯片設計與制造技術的發展趨勢使芯片功耗更低，作用距離更遠，讀寫速度與可靠性更高，成本不斷降低。芯片技術將與應用系統整體解決方案緊密結合。
　　隨著RFID標簽成本的下降和RFID技術的日益成熟，RFID正在向日常生活和工作的各個方面快速滲透。RFID技術的迅速發展給人們的生活帶來了極大的便利。
　　
　　參考文獻
　　卿劍，朱青，王耀南. 基于LMX2315的RFID讀寫器鎖相環電路設計[J]. 微計算機信息，2