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    RFID技术

    RFID（射频识别）技术是近年来发展迅速的一种自动识别技术。射频识别的距离可从几十厘米至几米，这是由系统工作频率和标签类型（有源和无源）决定的；根据电子标签的读写方式，又分为只读标签和可读可写标签；对于单次或多次可写的标签，依其内存大小。可以输入数个甚至数千个字节的信息；同时，电子标签还具有极高的保密性。射频识别技术适用的领域主要包括：物料跟踪、运载工具和货架识别等要求非接触数据采集和交换的场合，要求频繁改变数据内容的场合尤为适用。

    UHF RFID读卡机是指工作在UHF频段的RFID阅读系统，国际通用的UHF频段就是ISM（工业、科学、医药）公用频段，如865_868MHz、902_928MHz等频段，它们分别适用于不同的国家或地区，前者是欧洲使用频段，而后者大多在美国、加拿大等国家使用。高频系统的基本特点是电子标签及读卡机成本均较高、标签内保存的数据量较大、阅读距离较远，适应物体高速运动性能好，外形一般为卡状，阅读天线及电子标签天线均有较强的方向性。

    目前，关于RFID系统的国际标准很多，尚不统一。主要的标准包括ISO/IEC 15693（13.56MHz）、ISO/IEC 18000， ISO/IEC 18000 part 6规定的是UHF频段RFID的空中接口协议。还有其他的标准组织，如美国标准组织（Auto-ID、Global EPC）以及日本标准组织等相应标准。

    中国也正在制定符合本国市场需求的中国标准。

    典型RFID系统组成及工作原理

    典型RFID系统组成

    本文介绍的是UHF无源读卡机的设计原理，典型RFID的系统组成。如图1，射频识别系统的组成一般至少包括两个部分：

    （1） 电子标签（Tag） 

    （2） 读卡机（Reader）

    其中，电子标签也常称为标签、射频卡、Tag、Transponder，而读卡机也常称为读卡器、Reader、Interrogator。当然一个完整的RFID系统还必须包括主PC、读卡机天线、接口电缆、终端监控软件等，有时一个RFID系统还需要跟internet相连以获得远端的数据信息或跟多个RFID系统相连。

    
    图1　典型的RFID系统

    电子标签中一般保存有约定格式的电子数据，在实际应用中电子标签附着在待识别物体的表面。读卡机可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别物体的目的。进一步通过计算机及网络实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。

    电子标签是将体积极小（＜1mm2＝的芯片跟尺寸适中的天线固定在一起的，一般标签天线为频率受限器件，考虑到工作频段和增益的要求，天线不能做得很小。标签天线可以是单天线结构也可以是多天线即极化隔离结构。读卡机同样包括至少一付天线跟标签进行通信，读卡机的天线一般没有尺寸限制，其极化方式也是根据应用场合不同分别设计的，如果读卡机天线是园极化形式，那么对标签的安装方式则没有任何要求。 

    RFID系统工作原理

    目前，国际上UHF RFID电子标签大多是无源标签。对于无源的电子标签，其工作所必须的电源是通过对读卡机天线发射来的射频信号进行检波得到的。当装有电子标签的物体目标进入到读卡机天线的有效覆盖区域里时，因为标签天线的工作频率同为读卡机天线的工作频率，则标签天线接收到足够功率的射频信号，位于标签芯片前端的电荷泵电路便开始工作，它将天线接收送来的这部分信号转换成直流电压供后端的电路使用。

    读卡机天线发射的是AM波，被标签天线接收到的该AM信号一部分进入检波电路（电荷泵），另外一部分信号则进入解调电路，解调电路输出的是AM波的包络信号，包括读卡机发给标签的时钟校正、同步等指令。而标签在对读卡机的各种指令进行分析、执行之后，将事先储存在ROM里的唯一的ID信息再调制到读卡机的发射信号上，最常使用的调制技术就是反向散射调制。标签反向散射的调制信号非常微弱，被读卡机的天线接收送入接收、解调电路，再经过DSP处理，从而得到正确的标签ID信息。

    UHF RFID读卡机设计原理

    本系统工作属于半双工模式，遵循ITF（读卡机讲话优先）原则，即标签是否需要回发信号建立在有没有接收到并正确解调出读卡机发来的指令，也就是说，系统开始工作时，先由读卡机发出一系列的读标签指令，当标签进入读卡机天线的有效覆盖区域时，会被电磁场激活，开始解调读卡机的指令，只有正确得到读指令后，标签才会将自己的ID信息等数据通过反向散射的调制方式回发给读卡机。

    本文介绍的是多通道零中频检测技术的应用，重点在于接收电路的介绍，对发射信号（功率源）的产生、发射调制电路以及DSP信号处理、控制电路等不做详细阐述。