rfid是射频识别(radiofrequencyidentification)的英文缩写,它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数据,识别工作无须人工干预,可识别高速运动物体并能同时识别多个标签。
zui基本的rfid系统由阅读器(reader)、电子标签(tag)亦即应答器(transponder)和天线(antenna)三部分组成。其工作原理是reader发射一特定频率的无线电波能量给transponder,用以驱动transponder电路将内部的数据送出,此时reader便依序接收解读数据,送给应用程序做相应的处理。发生在reader和transponder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。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10~20cra。
(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:433mhz,915mhz,2.45ghz,5.8ghz。识别作用距离大于1m,典型作用距离为3—l0m。
阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置,是rfid系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器和标签之间一般采用半双工通信方式进行信息交换,同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。在实际应用中,可进一步通过ethernet或wlan等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。
2、连接范例
范例使用山东神思电子的通用二代居民验证机具,需要测量该读卡器的工作频点和发射功率。由于该读卡器工作时不间断向空间发射rf,因此只要使用频谱仪和普通rf天线即可直接测量读卡器的信号。为了避免空间杂讯的影响,可使用环形近场天线。将环形天线连接到频谱仪rf输入端(如图1),再将环形天线接收断靠近读卡器感应区(如图2),这样就构成一套简单易行的rfid读卡器测试系统。
图1
图2
3、信号的捕获和测量
设置gsp-830中心测量频率为13.56mhz,span5mhz,参考电平20dbm,rbw自动(30khz),游标1打开,traceb实时更新,限制线关闭。
当读卡器上不放置二代卡片(读卡器不读卡)时,读卡器持续向空间发射13.56mhz,功率15dbm的rf信号,如图3红色曲线所示。该rf信号也可用示波器观察到,如图4所示。
图3
图4
当将二代卡片(tag)放置在读卡器感应区,tag感应到读卡器rf发射信号的电磁场,凭借感应电流所获得的能量向读卡器返回存储在芯片中的信息,返回信号是一个载波13.56mhz的双边带调制信号。读卡器读取信息并解码后,送至中央信息系统进行有关数据处理,读取速度为每秒一次。
gsp-830频谱仪同样可以对tag的返回信号进行量测。天线耦合方法如图1和图2所示。并设置频谱仪中心频率为13.56mhz,span5mhz,参考电平20dbm,rbw自动(30khz),tracea峰值保持。捕获到的tag返回信号如图3绿色曲线所示,两个边带的频率分别为12.7mhz和14.4mhz。
4、结语
以上使用固纬频谱仪检测rfid读卡器的应用实例也是一种通用检测方案,可广泛应用在rfid读卡器和主动式电子标签研发过程中的调试、产线的检验等多个方面。
由于rfid本身有着十分宽广的使用领域,如物流和供应管理、生产制造和装配、航空行李处理、邮件/快运包裹处理、商用pos机、文档追踪/图书馆管理、动物身份标识、运动计时、门禁控制/电子门票、道路自动收费等,因此该套测试解决方案的应用前景也是非常可观的。
