RFID标签是什么？该技术有哪些应用领域？

射频识别（RFID）技术利用电磁场，自动识别和跟踪附在物体上的标签，其中，近场通信（NFC）是一种基于短距离RFID高频技术的标准，支持13.56 MHz的频率。

NFC技术在现今的产品中应用广泛，其中最常见的是电子支付系统，比如非接触式卡支付和电子钱包，EMV[gf]2122[/gf]非接触式支付标准提供了一种接近NFC支付设备的、快速、安全的交易方法。

RFID技术概述

RFID技术是一种无需与目标直接接触的自动识别技术，也被称为非接触IC卡或ID标签，它可以检测和识别特定目标，RFID技术起初在20世纪80年代被使用，最初限于海上运输、交通信息系统和其他特殊应用。随着时间的推移，RFID技术逐渐小型化，并得到广泛应用，目前已经出现了一些定义RFID频率、通信方法和目的的标准。

RFID是什么技术

RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即无线射频识别，是自动识别技术在无线电技术方面的具体应用与发展，该技术的基本思想是通过采用射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，无需人工干预，并可在各种恶劣环境下工作，RFID技术可以识别高速运动物体，并且能够同时识别多个标签，操作快捷方便。

简化的RFID系统

RFID系统模型如上图所示，RFID读写器/记录器中的环路天线通过电磁耦合与RFID标签中的环路天线进行通信，RFID读写器/记录器输出射频信号，RFID标签通过环路天线接收该信号，RFID标签中的集成电路（IC芯片）的检波器电路检测射频信号并获得能量，驱动IC芯片工作。

RFID读写器/记录器和RFID标签之间的数据通信一般使用13.56 MHz的ASK调制。

评测RFID标签

RFID标签的制造过程

上图显示了一个典型的卡片式 RFID标签制造流程。

首先在卡片上通过印刷或其他方式形成环路天线，然后将IC芯片和片状电容器安置在同一个卡片上，电容器也可以通过印刷方式来制作。最后，对该标签进行封装、测试和装运。

RFID电路图

上图显示了一个完整的 RFID电路图。

通常情况下，RFID标签由一个L-C-R并联电路组成，其中"L"代表环路天线，"C"代表片状电容器，"R"代表IC芯片，RFID标签的谐振频率f0可以通过公式1/（2π√LC）计算得出。如果RFID标签的谐振频率接近13.56 MHz，表示该标签能够与RFID读写器/记录器进行良好的通信。验证整个标签的谐振频率是否为13.56 MHz非常重要。同时，验证L和C元器件的特性也有助于提高RFID标签的生产效率。

另一个需要考虑的因素是谐振曲线的尖锐程度（通信带宽），通信带宽取决于IC芯片的R值或环路天线的寄生电阻R值。

当调制信号带宽过宽时，谐振曲线的尖锐程度过高，会导致通信困难；而当谐振曲线的尖锐程度过低时，会导致通信距离特征恶化。因此，必须全面测量整个标签的谐振特性，并逐步测量电阻值，以帮助改善RFID标签的通信性能。

RFID技术的应用案例

1、军事物流系统RFID

RFID技术在军事物流系统中的应用源于美国，早在二战期间就用于飞机的敌我识别，近年来，在局部战争中，RFID技术已成功应用于美军后勤的物流管理，不论是在物资定购、运输途中还是在仓库存储中，通过RFID系统，各级指挥人员可以实时掌握物流的所有信息。RFID接收发送装置通常安装在运输线检查站、仓库、车站、码头、机场等关键节点上，接收装置收到RFID标签信息后，连同接收地的位置信息，传送给后勤调度管理中心，并存入中心的信息数据库。

RFID技术作为一种自动识别系统，通过非接触的射频信号自动识别目标并采集数据，可以识别高速运动目标并同时识别多个目标，无需人工干预，操作快捷方便，可适应各种恶劣环境。无论军用物资处于采购、运输、仓储、使用还是维修的任何环节，各级指挥人员都可以实时掌握其信息和状态。RFID可以以极快的速度在RFID读写器和RFID电子标签之间采集和交换数据，具有智能读写和加密通信的能力，世界唯一性密码，以及极强的信息保密性，这为军事物流系统提供了准确、快速、安全和可控的技术途径。因此，大力推广RFID技术在军事物流系统中的应用是非常紧迫和必要的。

2、门禁保安

未来的门禁保安系统将广泛应用射频卡技术，一张射频卡可以具备多种功能，例如工作证、出入证、停车卡、饭店住宿卡甚至旅游护照等，其目的是用于识别人员身份、进行安全管理和收费等，射频卡的应用可以简化出入手续、提高工作效率并提供安全保护。只要人员佩戴封装成ID卡大小的射频卡，并在进出入口安装RFID读写器，系统就能自动识别人员身份，对非法闯入进行报警。在安全级别要求较高的场所，还可以结合其他识别方式，将指纹、掌纹或面部特征存储在射频卡中。

此外，公司还可以利用射频卡保护和跟踪财产，将射频卡贴在物品上，如计算机、传真机、文件、复印机或其他实验室用品上。通过使用射频卡，公司可以自动跟踪管理这些有价值的财产，可以追踪物品从某一地离开的情况，或者通过报警系统限制物品离开某个区域，此外，结合GPS系统，利用射频卡还可以对货柜车、货舱等进行有效跟踪。

射频卡在门禁保安系统中的应用，可以简化手续、提高工作效率，并提供安全保护。此外，射频卡还可以用于保护和跟踪财产，提供自动管理和追踪功能，提高财产安全性。

3、汽车防盗

汽车防盗系统中，RFID技术是一种较新的应用，现在已经开发出了足够小的射频卡，可以封装到汽车钥匙中，并具有特定的码字，在汽车上安装了RFID读写器，当钥匙插入点火器时，RFID读写器可以辨别钥匙的身份，如果RFID读写器无法接收到射频卡发送的特定信号，汽车的引擎将无法启动，通过这种电子验证的方法，汽车的中央计算机可以有效防止短路点火等情况。

另一种汽车防盗系统是，司机携带一张射频卡，其发射范围限定在司机座椅的45~55cm范围内，而RFID读写器安装在座椅背部，当RFID读写器读取到有效的ID号时，系统会发出三声鸣叫，然后才能启动汽车引擎。该防盗系统还具有另一个强大的功能：如果司机离开汽车且车门敞开而引擎没有关闭，此时RFID读写器需要读取另一个有效的ID号；如果司机将射频卡带离汽车，RFID读写器无法读取到有效的ID号，引擎将自动关闭并触发报警装置。

4、电子物品监视系统

电子物品监视系统旨在防止商品被盗，该系统由射频卡和商店出口处的RFID读写器组成，射频卡在安装时被激活，一旦射频卡处于激活状态并接近扫描器，系统就会检测到并触发报警，当商品被购买时，销售人员会使用专用工具拆除射频卡（在服装店中较为常见），或者通过磁场使射频卡失效，或者直接破坏射频卡的电特性。

电子物品监视系统通过射频卡和RFID读写器的配合，有效防止商品被盗，一旦射频卡被激活并离开商店未经结账，系统就会发出警报，提醒店员和安全人员注意，这种系统在零售行业广泛应用，可以保护商品的安全，并提高商店的安全性。

RFID工作原理

RFID系统通常由三个主要组成部分构成：RFID标签（也称为应答器）、RFID读写器（也称为收发信机）和RFID天线，RFID标签用于提供目标的跟踪数据，RFID读写器用于收集RFID标签信息并将其传输到网络进行跟踪，而天线则使RFID读写器能够读取RFID标签的数据，在开发RFID系统的过程中，也面临着一些挑战，包括元器件的互操作性以及与最终使用环境相关的技术问题，如标识目标与RFID读写器的接近程度、需要跟踪目标的时间长度、国家或地区的无线规范，以及可能影响系统的环境条件，如温度和湿度。

1、电子标签（射频卡）

通常由芯片和耦合元器件组成，芯片上搭载EEPROM用于存储识别码或其他数据，标签内部包含内置天线，主要功能是与RFID读写器进行通信，与条码、磁卡、IC卡等同期或早期的识别技术相比，射频卡具有非接触、工作距离长、适应恶劣环境、可识别运动目标等优点。

根据能量供给方式的不同，RFID标签可以分为被动标签、半主动标签和主动标签。其中，半主动标签和主动标签中的芯片能量由RFID电子标签附带的电池提供，主动标签能够主动发出射频信号。根据工作频率的不同，RFID标签可以分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)和微波等不同种类。不同频段的RFID工作原理也不同，低频和高频频段的RFID电子标签通常采用电磁耦合原理，而UHF和微波频段的RFID通常采用电磁发射原理。

2、RFID读写器 ： 读取标签信息的设备

RFID读写器的主要任务是控制射频模块向RFID标签发射读取信号，并接收标签的应答，RFID读写器会对RFID标签的对象标识信息进行解码，并将对象标识信息连同标签上的其他相关信息传输到主机进行处理。

在大多数RFID系统中，RFID读写器会在一个区域内发射电磁波（区域大小取决于工作频率和天线尺寸）。射频卡内部有一个LC串联谐振电路，其频率与RFID读写器发射的频率相同。当射频卡经过这个区域时，LC谐振电路在电磁波的激励下产生共振，使电容器内积累电荷。在电容器的另一端，有一个单向导通的电子泵，将电容器内的电荷传输到另一个电容器中储存。当积累的电荷达到2V时，该电容器可以作为电源为其他电路提供工作电压，将卡内的数据发送出去或接收读写器的数据。读写器接收到卡的数据后，会进行解码和错误校验以确定数据的有效性，然后通过RS232、RS422、RS485或无线方式将数据传输到计算机网络。简单的RFID产品可以看作是一种非接触式的IC卡，而复杂的RFID产品可以与外部传感器接口连接以测量、记录不同的参数，甚至可以与GPS系统连接以跟踪物体。

3、天线（Antenna）

天线是一种能够接收或辐射无线电收发机射频信号功率的装置，它以电磁波的形式工作。根据工作频段的不同，天线可以分为长波、短波、超短波和微波天线等。根据方向性的不同，天线可以分为全向天线、定向天线等。根据外形的不同，天线可以分为线状天线、面状天线等。

在RFID系统中，天线分为标签天线和读写器天线两种情况，当前的RFID系统主要集中在LF、HF（13.56MHz）、UHF和微波频段。在LF和HF频段，由于系统近场区没有电磁波的传播，因此天线的设计与工作原理与UHF和微波频段有根本的不同。

读写器通过发射天线发送特定频率的射频信号，当射频卡进入发射天线的工作区域时，会产生感应电流，从而激活射频卡。射频卡通过内置的发送天线将自身编码等信息发送出去。系统的接收天线接收到射频卡发送的载波信号，并经过天线调节器传送到读写器。读写器对接收到的信号进行解调和解码，然后将其发送到后台主系统进行相关处理。主系统根据逻辑运算判断卡的合法性，并根据设定做出相应的处理和控制，发出指令信号来控制执行机构的动作。