1.工作方式
射頻識(shí)別系統(tǒng)的基本工作方式分為全雙工(Full Duplex)和半雙工(Half Duplex)系統(tǒng)以及時(shí)序(SEQ)系統(tǒng)。全雙工表示射頻標(biāo)簽與讀寫(xiě)器之間可在同一時(shí)刻互相傳送信息。半雙工表示射頻標(biāo)簽與讀寫(xiě)器之間可以雙向傳送信息,但在同一時(shí)刻只能向一個(gè)方向傳送信息。
在全雙工和半雙工系統(tǒng)中,射頻標(biāo)簽的響應(yīng)是在讀寫(xiě)器發(fā)出的電磁場(chǎng)或電磁波的情況下發(fā)送出去的。因?yàn)榕c閱讀器本身的信號(hào)相比,射頻標(biāo)簽的信號(hào)在接收天線上是很弱的,所以必須使用合適的傳輸方法,以便把射頻標(biāo)簽的信號(hào)與閱讀器的信號(hào)區(qū)別開(kāi)來(lái)。在實(shí)踐中,人們對(duì)從射頻標(biāo)簽到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸一般采用負(fù)載反射調(diào)制技術(shù)將射頻標(biāo)簽數(shù)據(jù)加載到反射回波上(尤其是針對(duì)無(wú)源射頻標(biāo)簽系統(tǒng))。
時(shí)序方法則與之相反,閱讀器的輻射出的電磁場(chǎng)短時(shí)間周期性地?cái)嚅_(kāi)。這些間隔被射頻標(biāo)簽識(shí)別出來(lái),并被用于從射頻標(biāo)簽到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸。其實(shí),這是一種典型的雷達(dá)工作方式。時(shí)序方法的缺點(diǎn)是:在閱讀器發(fā)送間歇時(shí),射頻標(biāo)簽的能量供應(yīng)中斷,這就必須通過(guò)裝入足夠大的輔助電容器或輔助電池進(jìn)行補(bǔ)償。
2. 數(shù)據(jù)量
射頻識(shí)別射頻標(biāo)簽的數(shù)據(jù)量通常在幾個(gè)字節(jié)到幾千個(gè)字節(jié)之間。但是,有一個(gè)例外,這就是1比特射頻標(biāo)簽。它有1比特的數(shù)據(jù)量就足夠了,使閱讀器能夠作出以下兩種狀態(tài)的判斷:"在電磁場(chǎng)中有射頻標(biāo)簽"或"在電磁場(chǎng)中無(wú)射頻標(biāo)簽"。這種要求對(duì)于實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的監(jiān)控或信號(hào)發(fā)送功能是完全足夠的。因?yàn)?比特的射頻標(biāo)簽不需要電子芯片,所以射頻標(biāo)簽的成本可以做得很低。由于這個(gè)原因,大量的1比特射頻標(biāo)簽在百貨商場(chǎng)和商店中用于商品防盜系統(tǒng)(EAS)。當(dāng)帶著沒(méi)有付款的商品離開(kāi)百貨商場(chǎng)時(shí),安裝在出口的讀寫(xiě)器就能識(shí)別出"在電磁場(chǎng)中有射頻標(biāo)簽"的狀況,并引起相應(yīng)的反應(yīng)。對(duì)按規(guī)定已付款的商品來(lái)說(shuō),1比特射頻標(biāo)簽在付款處被除掉或者去活化。
3. 可編程
能否給射頻標(biāo)簽寫(xiě)入數(shù)據(jù)是區(qū)分射頻識(shí)別系統(tǒng)的另外一個(gè)因素。對(duì)簡(jiǎn)單的射頻識(shí)別系統(tǒng)來(lái)說(shuō),射頻標(biāo)簽的數(shù)據(jù)大多是簡(jiǎn)單的(序列)號(hào)碼,可在加工芯片時(shí)集成進(jìn)去,以后不能再變。與此相反,可寫(xiě)入的射頻標(biāo)簽通過(guò)讀寫(xiě)器或?qū)S玫木幊淘O(shè)備寫(xiě)入數(shù)據(jù)。
射頻標(biāo)簽的數(shù)據(jù)寫(xiě)入一般分為無(wú)線寫(xiě)入與有線寫(xiě)入兩種形式。目前鐵路應(yīng)用的機(jī)車、貨車射頻標(biāo)簽均采用有線寫(xiě)入的工作方式。
4. 數(shù)據(jù)載體
為了存貯數(shù)據(jù),主要使用三種方法:EEPROM、FRAM、SRAM。對(duì)一般的射頻識(shí)別系統(tǒng)來(lái)說(shuō),使用電可擦可編程只讀存貯器(EEPROM)是主要方法。然而,使用這種方法的缺點(diǎn)是:寫(xiě)入過(guò)程中的功率消耗很大,使用壽命一般為寫(xiě)入100,000次。最近,也有個(gè)別廠家使用所謂的鐵電隨機(jī)存取存貯器(FRAM)。與電可擦可編程只讀存貯器相比,鐵電隨機(jī)存取存貯器的寫(xiě)入功率消耗減少100倍,寫(xiě)入時(shí)間甚至減少1000倍。然而,鐵電隨機(jī)存取存貯器由于生產(chǎn)中的問(wèn)題至今未獲得廣泛應(yīng)用。FRAM屬于非易失類存貯器。
對(duì)微波系統(tǒng)來(lái)說(shuō),還使用靜態(tài)隨機(jī)存取存貯器(SRAM),存貯器能很快寫(xiě)入數(shù)據(jù)。為了永久保存數(shù)據(jù),需要用輔助電池作不中斷的供電。
5. 狀態(tài)模式
對(duì)可編程射頻標(biāo)簽來(lái)說(shuō),必須由數(shù)據(jù)載體的"內(nèi)部邏輯"控制對(duì)標(biāo)簽存貯器的寫(xiě)/讀操作以及對(duì)寫(xiě)/讀授權(quán)的請(qǐng)求。在最簡(jiǎn)單的情況下,可由一臺(tái)狀態(tài)機(jī)來(lái)完成。使用狀態(tài)機(jī),可以完成很復(fù)雜的過(guò)程。然而,狀態(tài)機(jī)的缺點(diǎn)是:對(duì)修改編程的功能缺乏靈活性,這意味著要設(shè)計(jì)新的芯片,由于這些變化需要修改硅芯片上的電路,設(shè)計(jì)更改實(shí)現(xiàn)所要的花費(fèi)很大。
微處理器的使用明顯地改善了這種情況。在芯片生產(chǎn)時(shí),將用于管理應(yīng)用數(shù)據(jù)的操作系統(tǒng),通過(guò)掩膜方式集成到微處理器中,這種修改花費(fèi)不多。此外,軟件還能調(diào)整以適合各種專門(mén)應(yīng)用。
此外,還有利用各種物理效應(yīng)存貯數(shù)據(jù)的射頻標(biāo)簽,其中包括只讀的表面波(SAW)射頻標(biāo)簽和通常能去活化(寫(xiě)入"0")以及極少的可以重新活化(寫(xiě)入"1")的1比特射頻標(biāo)簽。
6. 能量供應(yīng)
射頻識(shí)別系統(tǒng)的一個(gè)重要的特征是射頻標(biāo)簽的供電。無(wú)源的射頻標(biāo)簽自已沒(méi)有電源。因此,無(wú)源的射頻標(biāo)簽工作用的所有能量必須從閱讀器發(fā)出的電磁場(chǎng)中取得。與此相反,有源的射頻標(biāo)簽包含一個(gè)電池,為微型芯片的工作提供全部或部分("輔助電池")能量。
7. 頻率范圍
射頻識(shí)別系統(tǒng)的另一個(gè)重要特征是系統(tǒng)的工作頻率和閱讀距離?梢哉f(shuō)工作頻率與閱讀距離是密切相關(guān)的,這是由電磁波的傳播特性所決定的。通常把射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作頻率定義為閱讀器讀射頻標(biāo)簽時(shí)發(fā)送射頻信號(hào)所使用的頻率。在大多數(shù)情況下,把它叫做閱讀器發(fā)送頻率(負(fù)載調(diào)制、反向散射)。不管在何種情況下,射頻標(biāo)簽的"發(fā)射功率"要比閱讀器發(fā)射功率低很多。
射頻識(shí)別系統(tǒng)閱讀器發(fā)送的頻率基本上劃歸三個(gè)范圍:
(1)低頻(30kHz ~ 300kHz);
(2)中高頻(3MHz ~ 30MHz);
(3)超高頻(300MHz ~ 3GHz)或微波(>3GHz)。
根據(jù)作用距離,射頻識(shí)別系統(tǒng)的附加分類是:密耦合(0 ~ 1cm)、遙耦合(0 ~ 1m)和遠(yuǎn)距離(>1m)。
8. 射頻標(biāo)簽→讀寫(xiě)器數(shù)據(jù)傳輸
射頻標(biāo)簽回送到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸方式多種多樣,可歸結(jié)為三類:
(1)利用負(fù)載調(diào)制的反射或反向散射方式(反射波的頻率與閱讀器的發(fā)送頻率一致);
(2)利用閱讀器發(fā)送頻率的次諧波傳送標(biāo)簽信息(標(biāo)簽反射波與閱讀器的發(fā)送頻率不同,為其高次諧波(n倍)或分諧波(1/n倍));
(3)其他形式。
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