RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術，其基本原理是電磁理論。它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。

　　埃森哲實驗室首席科學家弗格森認為RFID是一種突破性的技術：‘第一，可以識別單個的非常具體的物體，而不是像條形碼那樣只能識別一類物體;第二，其采用無線電射頻，可以透過外部材料讀取數(shù)據(jù)，而條形碼必須靠激光來讀取信息;第三，可以同時對多個物體進行識讀，而條形碼只能一個一個地讀。此外，儲存的信息量也非常大。

　　最基本的RFID系統(tǒng)由電子標簽、讀寫器和計算機網(wǎng)絡等這三部分組成構成。

　　（1） 電子標簽（Tag）：電子標簽包含電子芯片和天線，天線在標簽和讀取器間傳遞射頻信號，電子芯片用來存儲物體的數(shù)據(jù)，天線用來收發(fā)無線電波。

　　電子標簽按供電方式分為無源電子標簽、有源電子標簽和半有源電子標簽三種：

　　無源電子標簽：標簽內部沒有電池，其工作能量均需閱讀器發(fā)射的電磁場來提供，重量輕、體積小、壽命長、成本低，可制成各種卡片，是目前最流行的電子標簽形式。其識別距離比有源系統(tǒng)要小，一般為幾米到十幾米，而且需要較大的閱讀器發(fā)射功率。

　　有源電子標簽：通過標簽內部的電池來供電，不需要閱讀器提供能量來啟動，標簽可主動發(fā)射電磁信號，識別距離較長，通?？蛇_幾十米甚至上百米，缺點是成本高壽命有限，而且不易做成薄卡。

　　半有源電子標簽：內有電池，但電池只對標簽內部電路供電，并不主動發(fā)射信號，其能量傳遞方式與無源系統(tǒng)類似，因此其工作壽命比一般有源系統(tǒng)標簽要長許多。

　?。?） 讀寫器（Reader）：利用射頻技術讀寫電子標簽的設備，讀寫器接收電子標簽的數(shù)據(jù)信息，并將其傳送給外部主機。

　?。?） 計算機網(wǎng)絡（Computer）：讀寫器通過標準接口與計算機網(wǎng)絡連接，計算機網(wǎng)絡完成數(shù)據(jù)的處理、傳輸和通信的功能。

　　RFID的工作原理：

　　射頻識別系統(tǒng)的基本模型如下圖所示。其中，電子標簽又稱為射頻標簽、應答器、數(shù)據(jù)載體;閱讀器又稱為讀出裝置，掃描器、通訊器、讀寫器（取決于電子標簽是否可以無線改寫數(shù)據(jù)）。電子標簽與閱讀器之間通過耦合元件實現(xiàn)射頻信號的空間（無接觸）耦合、在耦合通道內，根據(jù)時序關系，實現(xiàn)能量的傳遞、數(shù)據(jù)的交換。

　　系統(tǒng)的基本工作流程是：閱讀器通過發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號，當射頻卡進入發(fā)射天線工作區(qū)域時產生感應電流，射頻卡獲得能量被激活;射頻卡將自身編碼等信息通過卡內置發(fā)送天線發(fā)送出去;系統(tǒng)接收天線接收到從射頻卡發(fā)送來的載波信號，經天線調節(jié)器傳送到閱讀器，閱讀器對接收的信號進行解調和解碼然后送到后臺主系統(tǒng)進行相關處理;主系統(tǒng)根據(jù)邏輯運算判斷該卡的合法性，針對不同的設定做出相應的處理和控制，發(fā)出指令信號控制執(zhí)行機構動作。

　　發(fā)生在閱讀器和電子標簽之間的射頻信號的耦合類型有兩種。

　?。?） 電感耦合。變壓器模型，通過空間高頻交變磁場實現(xiàn)耦合，依據(jù)的是電磁感應定律，如右圖A所示。電感耦合方式一般適合于中、低頻工作的近距離射頻識別系統(tǒng)。典型的工作頻率有：125kHz、225kHz和13.56MHz。識別作用距離小于1m，典型作用距離為10～20cra。

　?。?） 電磁反向散射耦合：雷達原理模型，發(fā)射出去的電磁波，碰到目標后反射，同時攜帶回目標信息，依據(jù)的是電磁波的空間傳播規(guī)律，如圖B所示。電磁反向散射耦合方式一般適合于高頻、微波工作的遠距離射頻識別系統(tǒng)。典型的工作頻率有：433MHz，915MHz，2.45GHz，5.8GHz。識別作用距離大于1m，典型作用距離為3—l0m。

　　RFID技術的基本工作原理并不復雜：標簽進入磁場后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產品信息（無源標簽或被動標簽），或者由標簽主動發(fā)送某一頻率的信號（AcTIve Tag，有源標簽或主動標簽），解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進行有關數(shù)據(jù)處理。

　　一套完整的RFID系統(tǒng)， 是由閱讀器與電子標簽也就是所謂的應答器及應用軟件系統(tǒng)三個部份所組成，其工作原理是Reader發(fā)射一特定頻率的無線電波能量，用以驅動電路將內部的數(shù)據(jù)送出，此時Reader便依序接收解讀數(shù)據(jù)， 送給應用程序做相應的處理。以RFID 卡片閱讀器及電子標簽之間的通訊及能量感應方式來看大致上可以分成：感應耦合及后向散射耦合兩種。一般低頻的RFID大都采用第一種式，而較高頻大多采用第二種方式。

　　閱讀器根據(jù)使用的結構和技術不同可以是讀或讀/寫裝置，是RFID系統(tǒng)信息控制和處理中心。閱讀器通常由耦合模塊、收發(fā)模塊、控制模塊和接口單元組成。閱讀器和應答器之間一般采用半雙工通信方式進行信息交換，同時閱讀器通過耦合給無源應答器提供能量和時序。在實際應用中，可進一步通過Ethernet或WLAN等實現(xiàn)對物體識別信息的采集、處理及遠程傳送等管理功能。應答器是RFID系統(tǒng)的信息載體，應答器大多是由耦合原件（線圈、微帶天線等）和微芯片組成無源單元。

　　RFID的工作頻率：

　　目前定義RFID產品的工作頻率有低頻、高頻和超高頻的頻率范圍內的符合不同標準的不同的產品，而且不同頻段的RFID產品會有不同的特性。其中感應器有無源和有源兩種方式。

　　一、低頻 （從125KHz到134KHz）

　　特性：

　　1. 工作在低頻的感應器的一般工作頻率從120KHz到134KHz， TI（德州儀器）的工作頻率為134.2KHz。該頻段的波長大約為2500m.

　　2. 除了金屬材料影響外，一般低頻能夠穿過任意材料的物品而不降低它的讀取距離。

　　3. 工作在低頻的讀寫器在全球沒有任何特殊的許可限制。

　　4．低頻產品有不同的封裝形式。好的封裝形式價格太貴，但是有10年以上的使用壽命。

　　5．雖然該頻率的磁場區(qū)域下降很快，但是能夠產生相對均勻的讀寫區(qū)域。

　　6．相對于其他頻段的RFID產品，該頻段數(shù)據(jù)傳輸速率比較慢。

　　7．感應器的價格相對與其他頻段來說要貴。

　　二、高頻（工作頻率為13.56MHz）

　　特性：

　　1. 工作頻率為13.56MHz，該頻率的波長大概為22m。

　　2. 除了金屬材料外，該頻率的波長可以穿過大多數(shù)的材料，但是往往會降低讀取距離。感應器需要離開金屬一段距離。

　　3. 該頻段在全球都得到認可并沒有特殊的限制。

　　4. 感應器一般以電子標簽的形式。

　　5. 雖然該頻率的磁場區(qū)域下降很快，但是能夠產生相對均勻的讀寫區(qū)域。

　　6. 該系統(tǒng)具有防沖撞特性，可以同時讀取多個電子標簽。

　　7. 可以把某些數(shù)據(jù)信息寫入標簽中。

　　8. 數(shù)據(jù)傳輸速率比低頻要快，價格不是很貴。

　　三、超高頻（工作頻率為860MHz到960MHz之間）

　　特性：

　　1． 在該頻段，全球的定義不是很相同－歐洲和部分亞洲定義的頻率為868MHz，北美定義的頻段為902到905MHz之間，在日本定義的頻段為950到956之間。該頻段的波長大概為30cm左右。

　　2． 目前，該頻段功率輸出目前統(tǒng)一的定義（美國定義為4W，歐洲定義為500mW）。 可能歐洲限制會上升到2W EIRP（有效全向輻射功率）。

　　3． 超高頻頻段的電波不能通過許多材料，特別是水，灰塵，霧等懸浮顆粒物質。相對于高頻的電子標簽來說，該頻段的電子標簽不需要和金屬分開來。

　　4． 電子標簽的天線一般是長條和標簽狀。天線有線性和圓極化兩種設計，滿足不同應用的需求。

　　5． 該頻段有很好的讀取距離，但是對讀取區(qū)域很難進行定義。

　　6． 有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率，在很短的時間可以讀取大量的電子標簽。

　　有源RFID技術（2.45GHz、5.8G）

　　有源RFID具備低發(fā)射功率、通信距離長、傳輸數(shù)據(jù)量大，可靠性高和兼容性好等特點，與無源RFID相比，在技術上的優(yōu)勢非常明顯。被廣泛地應用到公路收費、港口貨運管理等應用中。