作者：Jack Shandle 贸泽电子
当你早上上班走进你的办公室之前，你会无意识地至少4次使用RFID技术：当你准备启动车子时，解开防盗电路；当你驾车经过无人收费亭时，自动支付费用；当你使用你的手机支付你的早餐卡布奇诺咖啡；当你使用身份识别卡进入你的办公室时。RFID虽然不可能无处不在，但却是非常常见。
第一个通过射频输入的被动应答器最早可以追溯到1970年代早期，可以作为当今大部分多种多样RFID应用的一个印象。但只有当半导体技术发展起来了（更不用说摩尔定律了），RFID才真正开始崛起。
对于贸易，RFID提供了一个崭新的机会来提高生产效率和改善客户体验，通过提供非常精细的数据（通过支付和记录等自动化服务）。RFID的应用非常广泛，其范围包括了牲畜的身份识别，零售业库存管理，病案管理，电子收费系统，电子通行证，以及更多近些年出现的，比如手机将成为特殊的RFID技术的载体。
RFID标签市场（RFID的ID部分）正在飞速增长并且有望加速。例如，IDTechEx，预计被动式的RFID标签的数量将从2011年的不到30亿增加到2021年的大约2500亿。
从工程角度来看，RFID不是一个单一的技术，并且该技术随着频率的变化而变化。很多载波可以使用，但是最主要的有3种：LF，这种使用125到135KHz的带宽；HF，工作在13.56MHz；以及UHF，主要用在865到955Mhz的波段。（2.4GHz带宽也可以被认为是在UHF）下表1总结了这三大主要的RFID带宽的应用以及读取范围。
表1：RFID的频带和应用
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距离和耦合技术 |
频率 |
应用 |
可读距离 |
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低频 (LF) |
125 to 145 kHz |
动物识别 工业产品 自动化 汽车发动机发动机防盗锁止系统 接入控制 |
几厘米到1米 |
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高频 (HF) |
13.56 MHz |
· 票务系统 · 接入控制 · 增加NFC 安全功能 · 政府项目(ePassports) · 资产跟踪 · 项目级跟踪 · 图书管理 · 生物制药 |
几厘米到1.7米 |
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超高频 (UHF) |
890 to 960 MHz 2.45 GHz |
· 病人鉴别 · 盒子是被 · 项目级标签(衣物） · 工业产品控制 |
最远6米(无源) |
大部分的RFID系统设计主要集中于读取系统；读取设计主要取决于半导体公司设计和制造的应答器（标签）的应用和特点。从广义地讲，有两种类型的标签可以与读取系统进行通信：一种是主动式的，它含有一个内嵌的电池；以及被动式的标签，它不含内嵌的电池。被动式的标签使用的更加普遍，并且在这篇文章中我们只讨论这种类型的。
耦合技术
电磁耦合在决定被动式标签的读取范围时起主要作用。低频和高频RFID系统使用电感耦合：能量通过一个共享的磁场从读取器的线圈传向应答器（标签）的线圈。
读取器天线在低频和高频系统产生一个强大的磁场，在电磁区域内被称为“近场”（从天线开始到差不多一个波长）。这个磁场强大到足够唤醒标签，并且为传输身份数据给读取器提供电源。电感耦合也可使用相同的能量转换机理写入标签。图1显示了电感耦合的概念。
超高频射频识别系统通过在“远场”进行操作实现了一个比低频和高频系统更大的读取范围。它从天线处大约两个波长以上。使用一个被称为后向散射耦合技术，读取器天线的电磁能量由标签天线接收。并且RFID芯片使用能量改变天线上的负载并且反射回一个改变了的信号，其中包含标识信息。
作为一个实际的问题，标签设计针对特殊的应用取决于频率的不同，内存的大小，支持的标准，以及天线的设计。德州仪器的Tag-itTM HF-IPlus 应答器(595 - ri i03 - 112 - 03)在一个微型方块内提供了2kb的内存，并且适合产品的认证，资产的管理和供应链管理。它是一种工作在13.56MHz的高频标签。在存储规模的另一极端，NXP的HITag®μ应答器（771-HTMS1101FTBAF1）集成了128Kbit的内存。
这是一个低频标签适用于牲畜识别、洗衣自动化、啤酒桶和天然气瓶物流。
设计目标
特殊的RFID系统读取器功能主要由应用来决定，尽管几个目标已经跨越了应用的界限。对于大多数工程项目，成本是很重要的，这通常意味着减少材料清单和最大化标签制造商提供的附加价值，比如开发工具，参考设计和软件。机械设计应该健壮并且能够提供破坏性保护。应该考虑将系统部署在政府频率内。
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