1 RFID 讀寫(xiě)設(shè)備

1.1 RFID 的工作原理

射頻識(shí)別系統(tǒng)的基本模型如圖 所示。其中，電子標(biāo)簽又稱為射頻標(biāo)簽、應(yīng)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(xiě)器(取決于電子標(biāo)簽是否可以無(wú)線改寫(xiě)數(shù)據(jù))。電子標(biāo)簽與閱讀器之間通過(guò)耦合元件實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的空間(無(wú)接觸)耦合、在耦合通道內(nèi)，根據(jù)時(shí)序關(guān)系，實(shí)現(xiàn)能量的傳遞、數(shù)據(jù)的交換。
RFID 讀寫(xiě)器技術(shù)原理圖:

發(fā)生在閱讀器和電子標(biāo)簽之間的射頻信號(hào)的耦合類型有兩種。

(1) 電感耦合。變壓器模型，通過(guò)空間高頻交變磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)耦合，依據(jù)的是電磁感應(yīng)定 律， 如右圖所示。

(2) 電磁反向散射耦合：雷達(dá)原理模型，發(fā)射出去的電磁波，碰到目標(biāo)后反射，同時(shí)攜帶回目標(biāo)信息，依據(jù)的是電磁波的空間傳播規(guī)律。電感耦合方式一般適合于中、低頻工作的近距離射頻識(shí)別系統(tǒng)。典型的工作頻率有：125kHz、225kHz 和 13．56MHz。識(shí)別作用距離小于 1m，典型作用距離為 10～20cra。

電磁反向散射耦合方式一般適合于高頻、微波工作的遠(yuǎn)距離射頻識(shí)別系統(tǒng)。典型的工作頻率有：433MHz，915MHz，2．45GHz，5．8GHz。識(shí)別作用距離大于 1m，典型作用距離為 3—l0m。

電感耦合模型的讀寫(xiě)器和電磁反向散射耦合型的 RFID 讀寫(xiě)器 。

1.2 RFID 讀寫(xiě)器基本介紹

1.2.1 什么是 RFID 讀寫(xiě)器

無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)（Radio Frequency Idenfication，RFID）是一種非接觸的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號(hào)和空間耦合（電感或電磁耦合）或雷達(dá)反射的傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)被識(shí)別物體的自動(dòng)識(shí)別。

RFID 系統(tǒng)至少包含電子標(biāo)簽和閱讀器兩部分。RFID 閱讀器（讀寫(xiě)器）通過(guò)天線與 RFID 電子標(biāo)簽進(jìn)行無(wú)線通信，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽識(shí)別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭氩僮?。典型的閱讀器包含有高頻模塊(發(fā)送器和接收器)、控制單元以及閱讀器天線。

1.2.2 RFID 讀寫(xiě)器防沖撞（防碰撞）實(shí)例機(jī)理

RFID 分類的第二個(gè)重要的看點(diǎn)在于是否需要同時(shí)讀取復(fù)數(shù)個(gè)標(biāo)簽。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能在通信上所采取的技術(shù)是（防沖撞）＂防碰撞＂．同時(shí)讀取復(fù)數(shù)個(gè)標(biāo)簽是常被人們談及的RFID 比圖形碼遠(yuǎn)為優(yōu)越的地方，但是如果沒(méi)有防碰撞 （防沖撞）的功能時(shí)，RFID 系統(tǒng)只能讀寫(xiě)一個(gè)標(biāo)簽。在這種情況下如果有兩個(gè)以上的標(biāo)簽同時(shí)處于可讀取的范圍內(nèi)就會(huì)導(dǎo)致讀取的錯(cuò)誤。

其次，我們來(lái)簡(jiǎn)單地說(shuō)明防碰撞（防沖撞）功能的工作原理。即使是具有防碰撞（防沖撞）功能的 RFID 系統(tǒng)，實(shí)際上并非同時(shí)讀取所有標(biāo)簽的內(nèi)容。在同時(shí)查出有復(fù)數(shù)個(gè)標(biāo)簽存在的情況下，檢索信號(hào)并防止沖突的功能開(kāi)始動(dòng)作。為了進(jìn)行檢索，首先要確定檢索條件。例如，13.56MHz 頻帶的 RFID 系統(tǒng)里應(yīng)用的 ALOHA 方式的防碰撞功能的工作步驟如下。

1) 首先，閱讀器指定電子標(biāo)簽內(nèi)存的特定位數(shù)（1~4 位左右）為次數(shù)批量。

2) 電子標(biāo)簽根據(jù)次數(shù)批量，將響應(yīng)的時(shí)機(jī)離散化。例如在兩位數(shù)的次數(shù)批量“00、01、10、11”時(shí)，讀寫(xiě)器將以不同的時(shí)機(jī)對(duì)這四種可能性逐一進(jìn)行響應(yīng)。

3) 若在各個(gè)時(shí)機(jī)里同時(shí)響應(yīng)的電子標(biāo)簽只有一個(gè)的場(chǎng)合下才能得到這個(gè)電子標(biāo)簽的正常數(shù)據(jù)。信息讀取之后閱讀器對(duì)于這個(gè)電子標(biāo)簽發(fā)送在一定的時(shí)間內(nèi)不再響應(yīng)的睡眠的指令（Sleep/Mute）使之在休眠，避免再次向應(yīng)。

4) 若在各個(gè)時(shí)機(jī)內(nèi)同時(shí)由幾個(gè)電子標(biāo)簽響應(yīng)，判別為“沖突”。在這種情況下，內(nèi)存內(nèi)的另外兩位數(shù)所記錄的次數(shù)批量，重復(fù)以上從 2）開(kāi)始的處理。

5) 所有的電子標(biāo)簽都完成響應(yīng)之后，閱讀器向他們發(fā)送喚醒的指令（Wake Up），從而完成對(duì)所有電子標(biāo)簽的信息讀取。

在這種搭載有防碰撞（防沖撞）功能的 RFID 系統(tǒng)中，為了只讀一個(gè)標(biāo)簽，幾經(jīng)調(diào)整次數(shù)批量反復(fù)讀取進(jìn)行檢索。所以，一次性讀取具有一定數(shù)量的標(biāo)簽的情況下，所有的標(biāo)簽都被讀到為止其速度是不同的，一次性讀取的標(biāo)簽數(shù)目越多，完成讀取所需時(shí)間要比單純計(jì)算所需的時(shí)間越長(zhǎng)。

實(shí)現(xiàn)防止抗碰撞（防沖撞）的功能是 RFID 在物流領(lǐng)域中取代圖形碼所必不可少的條件。例如，在超市中，商品是裝在購(gòu)物車?yán)锩孢M(jìn)行計(jì)價(jià)的。為了實(shí)現(xiàn)這種計(jì)價(jià)方式，抗碰撞 （防沖撞）功能必須完備。另一方面，在電子貨幣和個(gè)人認(rèn)證方面利用 RFID 系統(tǒng)時(shí)，同時(shí)識(shí)別幾個(gè)標(biāo)簽是發(fā)生差錯(cuò)的主要原因。

具有抗碰撞（防沖撞）功能的 RFID 系統(tǒng)的價(jià)格比不具有這種功能的系統(tǒng)的要昂貴。當(dāng)個(gè)人用戶在制作 RFID 系統(tǒng)的時(shí)候，如果沒(méi)有必要進(jìn)行復(fù)數(shù)個(gè) ID 同時(shí)認(rèn)識(shí)時(shí)就沒(méi)有必要選擇抗碰撞機(jī)能的讀寫(xiě)器。

1.3 RFID 讀寫(xiě)器

1.3.1 RFID 讀寫(xiě)器頻率分類

和我們聽(tīng)的收音機(jī)道理一樣，射頻標(biāo)簽和閱讀器也要調(diào)制到相同的頻率才能工作。LF, HF, UHF 就對(duì)應(yīng)著不同頻率的射頻。LF 代表低頻射頻，在 125KHz 左右，HF 代表高頻射頻， 在 13.54MHz 左右，UHF 代表超高頻射頻，在 850 至 910MHz 范圍之內(nèi)，還有 2.4G 的微波讀寫(xiě)器。

1.3.2 為什么要使用不同的頻率？

在操作中有 4 種波段的頻率，低頻（125KHz），高頻（13.54MHz），超高頻（850-910MFz），微波（2.45GHz）.每一種頻率都有它的特點(diǎn)，被用在不同的領(lǐng)域，因此要正確使用就要先選擇合適的頻率。不同的國(guó)家所使用頻率也不盡相同：

歐洲的超高頻是 868MHz,美國(guó)的則是 915MHz.日本目前不允許將超高頻用到射頻技術(shù)中。政府也通過(guò)調(diào)整閱讀器的電源來(lái)限制它對(duì)其他器械的影響。有些組織例如全球商務(wù)促進(jìn)委員會(huì)正鼓勵(lì)政府取消限制。標(biāo)簽和閱讀器生產(chǎn)廠商也正在開(kāi)發(fā)能使用不同頻率系統(tǒng)避免這些問(wèn)題。

1.3.3 所有的閱讀器都能支持不同種類的標(biāo)簽嗎？

目前還不是。很多公司生產(chǎn)的閱讀器支持現(xiàn)有供給鏈中用的新標(biāo)簽的射頻技術(shù)。一些閱讀器只支持新的電子產(chǎn)品代碼，一些只支持某些生產(chǎn)廠商生產(chǎn)的特定標(biāo)簽。

1.3.4 什么是閱讀器沖突？

射頻技術(shù)遇到的一個(gè)問(wèn)題就是閱讀器沖突，就是一個(gè)閱讀器接收到的信息和另外一個(gè)閱讀器接收到的信息發(fā)生沖突，產(chǎn)生重疊。解決這個(gè)問(wèn)題的一種方法是使用 TDMA 技術(shù)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是閱讀器被指揮在不同時(shí)間接收信號(hào)，而不是同時(shí)，這樣就保證了閱讀器不會(huì)互相干擾。但是在同一區(qū)域的物品就會(huì)被讀取兩次，因此就要建立相應(yīng)的系統(tǒng)去避免這種情況的發(fā)生。

1.3.5 我們?nèi)绾沃滥膫€(gè)頻率適合于我們的產(chǎn)品？

不同的頻率有不同的特點(diǎn)，因此他們的用途也就形形色色。例如，低頻標(biāo)簽比超高頻標(biāo)簽便宜，節(jié)省能量，穿透廢金屬物體力強(qiáng)，他們最適合用于含水成分較高的物體，例如水果等。超高頻作用范圍廣，傳送數(shù)據(jù)速度快，但是他們比較耗能，穿透力較弱，作業(yè)區(qū)域不能有太多干擾，適合用于監(jiān)測(cè)從海港運(yùn)到倉(cāng)庫(kù)的物品。當(dāng)做選擇時(shí)，最好咨詢一下相關(guān)的專家， 供貨商，從而選擇正確的射頻。

1.3.6 我需要什么樣的閱讀器？

閱讀器和標(biāo)簽一樣，得通過(guò)研究供給方式?jīng)Q定使用種類和數(shù)量。例如，要求是管理進(jìn)出倉(cāng)庫(kù)的庫(kù)存，閱讀器可以安裝在碼頭貨物進(jìn)出的艙門(mén)上。如果要求是管理送給特定客戶的產(chǎn)品，那閱讀器應(yīng)該不僅僅裝在艙門(mén)上，還應(yīng)該裝在卡車上。如果要求是控制零售貨架，固定或是手持裝置可以采用，從而方便自動(dòng)出庫(kù)記錄和計(jì)數(shù)。