5.RFID的工作方式

　　RFID系统的基本工作方式分为全双工(FullDuplex)和半双工(Half Duplex)系统以及时序(SEQ) 系统。全双工表示射频标签与读写器之间可在同一时刻互相传送资讯，半双工表示射频标签与读写器之间可以双向传送资讯，但在同一时刻只能向一个方向传送资讯。

　　在全双工和半双工系统中，射频标签的回应是在读写器发出的电磁场或电磁波的情况下发送出去的。因为与阅读器本身的信号相比，射频标签的信号在接收天线上是很弱的，所以必须使用合适的传输方法，以便把射频标签的信号与阅读器的信号区别开来。在实践中，人们对从射频标签到阅读器的资料传输一般采用负载反射调制技术将射频标签资料载入到反射回波上（尤其是针对无源射频标签系统）。

　　时序方法则与之相反，阅读器辐射出的电磁场短时间周期性地断开。这些间隔被射频标签识别出来，并被用于从射频标签到阅读器的资料传输。其实，这是一种典型的雷达工作方式。时序方法的缺点是：在阅读器发送间歇时，射频标签的能量供应中断，这就必须通过装入足够大的辅助电容器或辅助电池进行补偿。

　　RFID系统的一个重要的特征是射频标签的供电。无源的射频标签自己没有电源。因此，无源的射频标签工作用的所有能量必须从阅读器发出的电磁场中取得。与此相反，有源的射频标签包含一个电池，为微型晶片的工作提供全部或部分「辅助电池」能量。

　　6. RFID 的资料储存

　　能否给射频标签写入资料是区分不同类型RFID系统的一个重要因素。对简单的RFID系统来说，射频标签的资料大多是简单的（序列）号码，可在加工晶片时集成进去，以后不能再变。与此相反，可写入的射频标签通过读写器或专用的编程设备写入资料。

　　射频标签的资料写入一般分为无线写入与有线写入两种形式。RFID标签的资料量通常在几个位元组到几千个位元组之间。但是，有一个例外，这就是1比特射频标签。它有1比特的资料量就足够了，使阅读器能够作出以下两种状态的判断：「在电磁场中有射频标签」或「在电磁场中无射频标签」。这种要求对于实现简单的监控或信号发送功能是完全足够的。因为1比特的射频标签不需要电子晶片，所以射频标签的成本可以做得很低。由于这个原因，大量的1比特射频标签在百货商场和商店中用于商品防盗系统(EAS)。当带着没有付款的商品离开百货商场的门闸时，安装在出口的读写器就能识别出「在电磁场中有射频标签」的状况，并引起相应的反应。对按规定已付款的商品来说，1比特射频标签在付款处被除掉或者去活化。

　　对一般的RFID系统来说，使用电可擦可编程唯读记忆体(EEPROM)来储存资料是主要方法。然而，使用这种方法的缺点是：写入过程中的功率消耗很大，使用寿命一般为写入100,000次。对微波系统来说，还使用静态随机存取记忆体(SRAM)，记忆体能很快写入资料。为了永久保存资料，需要用辅助电池作不中断的供电。

　　7. RFID的工作频率

　　射频标签的工作频率不仅决定着射频识别系统工作原理（电感耦合还是电磁耦合）、识别距离，还决定着射频标签及读写器实现的难易程度和设备的成本。

　　工作在不同频段或频点上的射频标签具有不同的特点。射频识别应用占据的频段或频点在国际上有公认的划分，即位于ISM波段之中。典型的工作频率有：125kHz、133kHz、13.56MHz、27.12MHz、433MHz、902~928MHz、2.45GHz及5.8GHz等。

　　(1) 低频段射频标签

　　低频段射频标签简称为低频标签，其工作频率范围为30kHz至300kHz。典型工作频率有：125KHz及133KHz。低频标签一般为无源标签，其工作能量通过电感耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得。低频标签与阅读器之间传送资料时，低频标签须位于阅读器天线辐射的近场区内。低频标签的阅读距离一般情况下小于1米。

　　低频标签的典型应用有：动物识别、容器识别、工具识别、电子闭锁防盗（带有内置应答器的汽车钥匙）等。低频标签有多种外观形式，其中应用于动物识别的有：项圈式、耳牌式、注射式及药丸式等。

　　低频标签的主要优势体现在：标签晶片一般采用普通的CMOS工艺，具有省电、廉价的特点；工作频率不受无线电频率管制约束；可以穿透水、有机组织、木材等；非常适合近距离的、低速度的、资料量要求较少的应用。

　　低频标签的劣势主要体现在：标签存贮资料量较少；只能适合低速、近距离识别应用；与高频标签相比，标签天线匝数更多，成本更高一些。[next]

　　(2) 中高频段射频标签

　　中高频段射频标签的工作频率一般为3MHz至30MHz。典型工作频率为：13.56MHz。该频段的射频标签，从射频识别应用角度来说，因其工作原理与低频标签完全相同，即采用电感耦合方式工作，所以宜将其归为低频标签类中。另一方面，根据无线电频率的一般划分，其工作频段又称为高频，所以也常将其称为高频标签。鉴于该频段的射频标签可能是实际应用中最大量的一种射频标签，因而我们只要将高、低理解成为一个相对的概念，即不会在此造成理解上的混乱。为了便于?述，我们将其称为中频射频标签。

　　中频标签一般也采用无源设计，其工作能量跟低频标签一样，也是通过电感（磁）耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得。标签与阅读器进行资料交换时，标签必须位于阅读器天线辐射的近场区内。中频标签的阅读距离一般情况下也小于1米。

　　中频标准的基本特点与低频标准相似，由于其工作频率的提高，可以选用较高的资料传输速率。射频标签天线设计相对简单，标签一般制成标准卡片形状，典型应用包括：电子车票、电子身份证、电子闭锁防盗（电子遥控门锁控制器）等。

　　(3) 超高频与微波标签

　　超高频与微波频段的射频标签， 简称为微波射频标签，其典型工作频率为：433.92MHz、862(902)~928MHz2.45GHz及5.8GHz。微波射频标签可分为有源标签与无源标签两类。工作时，射频标签位于阅读器天线辐射场的远区场内，标签与阅读器之间的耦合方式为电磁耦合方式。阅读器天线辐射场为无源标签提供射频能量，将有源标签唤醒。相应的射频识别系统阅读距离一般大于1m，典型情况为4至6m，最大可达10m以上。阅读器天线一般均为定向天线，只有在阅读器天线定向波束范围内的射频标签可被读/ 写。

　　由于阅读距离的增加，应用中有可能在阅读区域中同时出现多个射频标签的情况，从而提出了多标签同时读取的需求，进而这种需求发展成为一种潮流。目前，先进的射频识别系统均将多标签识读问题作为系统的一个重要特征。

　　以目前技术水平来说，无源微波射频标签比较成功产品相对集中在902至928MHz工作频段上。2.45GHz和5.8GHz射频识别系统多以半无源微波射频标签产品面世。半无源标签一般采用钮扣电池供电，具有较远的阅读距离。　

　　微波射频标签的典型特点主要集中在是否无源、无线读写距离、是否支援多标签读写、是否适合高速识别应用，读写器的发射功率容限，射频标签及读写器的价格等方面。典型的微波射频标签的识读距离为3至5m，个别有达10m或10m以上的产品。对于可无线写的射频标签而言，通常情况下，写入距离要小于识读距离，其原因在于写入要求更大的能量。

　　微波射频标签的资料存贮容量一般限定在2Kbits以内，再大的存贮容量似乎没有太大的意义，从技术及应用的角度来说，微波射频标签并不适合作为大量资料的载体，其主要功能在于标识物品并完成无接触的识别过程。典型的资料容量指标有：1Kbits、128Bits及64Bits等。

　　微波射频标签的典型应用包括：移动车辆识别、电子身份证、仓储物流应用、电子闭锁防盗（电子遥控门锁控制器）等。

　　8. RFID资讯安全

　　RFID资料非常容易受到攻击， 主要是RFID晶片本身，以及晶片在读或者写资料的过程中都很容易被黑客所利用。因此，如何保护存储在RFID晶片中资料的安全，是一个必须考虑的问题。

　　最新的RFID标准重新设计了UHF（超高频率）空中介面协定，该协定用于管理从标签到读卡器的资料的移动，为晶片中储存的资料提供了一些保护措施。新标准采用「一个安全的链路」，保护被动标签免于受到大多数攻击行为。当资料被写入标签时，资料在经过空中介面时被伪装。从标签到读卡器的所有资料都被伪装，所以当读卡器在从标签读或写资料时资料不会被截取。一旦资料被写入标签，资料就会被锁定，这样只可以读取资料，而不能被改写，就是具有我们常说的唯读功能。

　　从功能方面来看，RFID标签主要分为三种：唯读标签、可重写标签及带微处理器标签。唯读型标签的结构功能最简单，包含的资讯较少并且不能被更改；可重写型标签集成了容量为几十位元组到几万位元组的快闪记忆体，标签内的信息能被更改或重写；带微处理器标签依靠内置式唯读记忆体中存储的作业系统和程式来工作，出于安全的需要，许多标签都同时具备加密电路，现在这类标签主要应用于非接触型IC 卡上，用于电子结算、出入管理等。

[时间：2009-01-06  作者：林和安  来源：印艺学会月刊/]