《射頻識(shí)別技術(shù)》PPT課件.pptVIP

1,射頻識(shí)別技術(shù)2,授課老師：蒙自明物理與光電工程學(xué)院mengzm,2,NFCNFC是NearFieldCommunication縮寫，即近距離無線通訊技術(shù)。于2002年由飛利浦公司和索尼公司共同開發(fā)。NFC是由非接觸式射頻識(shí)別RFID和互聯(lián)技術(shù)融合演變而來，可以在移動(dòng)設(shè)備、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、PC和智能控件工具間進(jìn)行雙向互聯(lián)。NFC具有天然的安全性，不僅可以用來支付，而且提供了一種簡(jiǎn)單、觸控式的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)解決方案，可以便捷地交換信息、訪問內(nèi)容與服務(wù)。,1,2,3,NFC主要技術(shù)參數(shù),工作頻率：13.56MHz通信距離：10cm左右通信速率：106kbps,212kbps,424kbps工作模式：半雙工（NFC模式、讀寫器模式、卡模擬模式）,1,2,4,NFC與RFID的比較,NFC將非接觸讀卡器、非接觸卡和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)功能整合進(jìn)一塊單芯片，而RFID必須有閱讀器和標(biāo)簽組成。NFC傳輸范圍比RFID小。相對(duì)于RFID來說NFC具有距離近、帶寬高、能耗低等特點(diǎn)。應(yīng)用方向不同。NFC目前來看更多的是針對(duì)于消費(fèi)類電子設(shè)備相互通訊，有源RFID則更擅長(zhǎng)在長(zhǎng)距離識(shí)別。,3,5,NFC參考文獻(xiàn),谷東明“近距離無線通信（NFC）收發(fā)機(jī)模擬前端電路設(shè)計(jì)”復(fù)旦大學(xué)碩士學(xué)位論文2012年。趙朝陽“NFC移動(dòng)支付產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)博弈研究”首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)碩士學(xué)位論文2012年。NFC定義及與RFID的區(qū)別http:/www.iot-,6,RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)RFID系統(tǒng)的安全性RFID標(biāo)簽,7,RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)RFID系統(tǒng)的安全性RFID標(biāo)簽,8,讀寫器與標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過空氣介質(zhì)以射頻信號(hào)（無線電波）的形式進(jìn)行的。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高速、遠(yuǎn)距離地傳輸，必須把數(shù)據(jù)信號(hào)疊加在一個(gè)規(guī)則變化的信號(hào)比較強(qiáng)的電波上。規(guī)則變化的電波叫載波。射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作頻率就是指載波頻率。載波可以是正弦波或者方波。,9,RFID系統(tǒng)的工作方式,全雙工（FDX）半雙工（HDX）時(shí)序（SEQ）,10,下傳：從讀寫器到標(biāo)簽的數(shù)據(jù)傳輸上傳：從標(biāo)簽到讀寫器的數(shù)據(jù)傳輸,1,time,11,RFID常用編碼方法,非歸零碼（NRZ，Non-ReturntoZero）：二進(jìn)制數(shù)字0、1分別用兩種電平來表示，常用-5V表示1，+5V表示0。曼徹斯特編碼（ManchesterCode）：用電壓的變化表示0和1，規(guī)定在每個(gè)碼元的中間發(fā)生跳變。高低的跳變代表0，低高的跳變代表1。差分曼徹斯特編碼：每個(gè)碼元的中間仍要發(fā)生跳變，用碼元開始處有無跳變來表示0和1。有跳變代表0，無跳變代表1。,12,RFID常用調(diào)制方法,一個(gè)正弦波可以通過3個(gè)特性進(jìn)行定義：振幅、頻率和相位。當(dāng)我們改變其中任何一個(gè)特性時(shí)，就有了波的另一個(gè)形式。有3種將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制到模擬信號(hào)的機(jī)制。幅移鍵控法（Amplitude-ShiftKeying，ASK）。頻移鍵控法（Frequency-ShiftKeying，F(xiàn)SK）。相移鍵控法（Phase-ShiftKeying，PSK）。正交調(diào)幅（QuadratureAmplitudeModulation，QAM），一種將振幅和相位變化結(jié)合起來的機(jī)制，其中正交調(diào)幅的效率最高，也是現(xiàn)在所有的調(diào)制解調(diào)器中經(jīng)常采用的技術(shù)。,13,有關(guān)編碼與調(diào)制,調(diào)制是指用模擬信號(hào)承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)；而編碼則是指用數(shù)字信號(hào)承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)模擬信號(hào)使用模擬信道傳送（調(diào)幅AM、調(diào)頻FM、調(diào)相PM）模擬信號(hào)使用數(shù)字信道傳送(脈沖幅度調(diào)制PAM、脈沖編碼調(diào)制PCM、差分脈沖編碼調(diào)制DPCM、增量脈沖碼調(diào)制方式DM)數(shù)字信號(hào)使用模擬信道傳送（ASK、FSK、PSK、QAM）數(shù)字信號(hào)使用數(shù)字信道傳送（NRZ、ManchesterCode）,14,RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)RFID系統(tǒng)的安全性RFID標(biāo)簽,15,RFID的密碼系統(tǒng),密碼系統(tǒng)即把一個(gè)原本的消息（稱之為明文）通過加密算法和加密密鑰轉(zhuǎn)換成編碼的消息（密文）。保密密鑰系統(tǒng)公開密鑰系統(tǒng)（二者都是使用保密的密鑰）,16,保密密鑰系統(tǒng),加密和解密的算法是完全可逆的（亦即對(duì)稱的）。又稱為對(duì)稱密鑰系統(tǒng)。保密密鑰系統(tǒng)的核心是密鑰，它有著高度的機(jī)密性。DES算法，就是一種典型的對(duì)稱密鑰體系的加密方法。,明文或,密文,加密/解密,加密/解密密鑰,密文或,明文,1,17,公開密鑰系統(tǒng),非對(duì)稱密碼系統(tǒng)，即加密和解密算法是不同的。加密密鑰和解密密鑰有著數(shù)學(xué)上的聯(lián)系。加密密鑰可以公開，解密密鑰不能公開。簡(jiǎn)化密鑰的分布和管理。提供了實(shí)現(xiàn)“電子簽名”的可能。RSA算法就是一種典型的非對(duì)稱密碼方案。,1,加密密鑰,公開的,加密,明文,解密密鑰,保密的,解密,密文,明文,18,RFID數(shù)據(jù)的安全性,防范下列攻擊為了復(fù)制/改變數(shù)據(jù)，未經(jīng)授權(quán)讀出數(shù)據(jù)載體（標(biāo)簽）。將外來的數(shù)據(jù)載體（標(biāo)簽）置入讀寫器的詢問范圍，企圖得到非授權(quán)的訪問。為了假冒真正的數(shù)據(jù)載體，竊聽無線電通信并重放復(fù)制數(shù)據(jù)。PIN鑒別、對(duì)稱密鑰系統(tǒng)的鑒別、導(dǎo)出密鑰的鑒別,1,19,RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)RFID系統(tǒng)的安全性RFID標(biāo)簽,20,射頻標(biāo)簽（RFIDTAG）是安裝在被識(shí)別對(duì)象上，存儲(chǔ)被識(shí)別對(duì)象相關(guān)信息的電子裝置，常稱為電子標(biāo)簽。它是射頻識(shí)別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體，是射頻識(shí)別系統(tǒng)的核心。1、分類（1）按標(biāo)簽的工作方式分類主動(dòng)式標(biāo)簽。用自身的射頻能量主動(dòng)地發(fā)射數(shù)據(jù)給讀寫器的標(biāo)簽。主動(dòng)標(biāo)簽含有電源。被動(dòng)式標(biāo)簽。由讀寫器發(fā)出查詢信號(hào)觸發(fā)后進(jìn)入通信狀態(tài)的標(biāo)簽。被動(dòng)標(biāo)簽可有源也可無源。,21,（2）按標(biāo)簽的讀寫方式分類只讀型標(biāo)簽。只能讀出不能寫入的標(biāo)簽?？煞譃橐韵氯悾褐蛔x標(biāo)簽：內(nèi)容出廠時(shí)已寫入，識(shí)別時(shí)只可讀出，不可改寫。一次性編程只讀標(biāo)簽：標(biāo)簽內(nèi)容只可在應(yīng)用前一次性編程寫入，識(shí)別過程中內(nèi)容不可改寫?？芍貜?fù)編程只讀標(biāo)簽：標(biāo)簽內(nèi)容經(jīng)擦除后可重新編程寫入，識(shí)別過程中內(nèi)容不可改寫。讀寫型標(biāo)簽。標(biāo)簽內(nèi)容既可被讀寫器讀出，又可由讀寫器寫入的標(biāo)簽。,22,（3）按標(biāo)簽有無能源分類無源標(biāo)簽：標(biāo)簽中不含電池的標(biāo)簽。工作能量來自閱讀器射頻能量。有源標(biāo)簽：標(biāo)簽中含有電池的標(biāo)簽。不需利用閱讀器的射頻能量。半有源標(biāo)簽：閱讀器的射頻能量起到喚醒標(biāo)簽轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)的作用。,23,（4）按標(biāo)簽的工作頻率。（5）按標(biāo)簽的工作距離。,24,射頻識(shí)別標(biāo)簽一般由天線、調(diào)制器、編碼發(fā)生器、時(shí)鐘及存儲(chǔ)器構(gòu)成。,天線,調(diào)制器,控制器（CPU）,電源,編碼發(fā)生器,時(shí)鐘,存儲(chǔ)器,射頻識(shí)別標(biāo)簽的構(gòu)成,25,不同類型射頻標(biāo)簽的應(yīng)用,低頻（LF）標(biāo)簽低頻標(biāo)簽工作頻率范圍30300KHZ，典型的工作頻率有：125KHZ，133KHZ，低頻標(biāo)簽一般為無源標(biāo)簽，工作能量通過電感耦合(近場(chǎng)）獲得，閱讀距離小于1米。典型應(yīng)用有：動(dòng)物識(shí)別、容器識(shí)別、工具識(shí)別、自動(dòng)化生產(chǎn)線、精密儀器、電子閉鎖防盜等。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有：ISO11784/11785（用于動(dòng)物識(shí)別）、ISO18000-2（125-135KHZ）,26,低頻標(biāo)簽的優(yōu)勢(shì)：具有省電、廉價(jià)的特點(diǎn)；工作頻率不受無線電頻率管制約束；可以穿透水、有機(jī)組織、木材等；非常適合近距離、低速度的、數(shù)據(jù)量要求較少的識(shí)別應(yīng)用。低頻標(biāo)簽的劣勢(shì)有：存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量少，只能適合低速、近距離識(shí)別應(yīng)用；與高頻標(biāo)簽相比，天線匝數(shù)更多，成本更高一些。,27,高頻（HF）標(biāo)簽高頻標(biāo)簽工作頻率范圍330MHZ，典型工作頻率為13.56MHZ，中高頻標(biāo)簽一般也采用無源設(shè)置，其工作能量和低頻標(biāo)簽一樣，也是通過電感耦合（近場(chǎng)）獲得，其基本特點(diǎn)與低頻標(biāo)簽相似，由于其工作頻率的提高，可以選用較高的傳輸速度，天線設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，標(biāo)簽一般制成卡片形狀。典型的應(yīng)用包括：無線IC卡、電子車票、電子身份證、電子閉鎖防盜、自動(dòng)化生產(chǎn)線等。相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有ISO14443、ISO15693、ISO18000-3（13.56MHZ)等.,28,特高頻（UHF）與超高頻（SHF）標(biāo)簽超高頻與微波頻段的射頻標(biāo)簽，簡(jiǎn)稱為微波射頻標(biāo)簽。閱讀距離一般大于1米，典型情況為46米，最大可達(dá)10米以上。各工作頻率的用途及特點(diǎn)：433MHZ左右：耦合方式為反向散射耦合（遠(yuǎn)場(chǎng)），主要用于貨物管理及特定場(chǎng)合。該頻段電磁波繞射能力強(qiáng)，工作距離較遠(yuǎn)，但天線尺寸較大，該頻段的無線電業(yè)務(wù)繁雜，容易引起干擾問題。相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有ISO18000-7(433.92MHZ),29,800/900MHZ頻段：我國(guó)于近期規(guī)劃出840-845MHZ及920-925MHZ頻段用于RFID技術(shù)，空間耦合方式為反向散射耦合。主要用于商品貨物流通。該頻段電磁波繞射能力強(qiáng)，最大工作距離可達(dá)8米左右，背景電磁噪聲小，天線尺寸適中，射頻標(biāo)簽易于實(shí)現(xiàn)，是全球范圍內(nèi)貨物流通領(lǐng)域大規(guī)模使用RFID技術(shù)的最合適頻段。相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有ISO18000-6(860-930MHZ),30,2.45G/5.8GHZ頻段：空間偶合方式為反向散射耦合（遠(yuǎn)場(chǎng)）。主要用途為車輛識(shí)別和貨物流通。該頻段電磁波為視距傳播，繞射能力差，且相對(duì)來講空間損耗大，因此工作范圍小。由于頻率高，相對(duì)而言制造成本大，同時(shí)該頻段為ISM頻段，電磁環(huán)境復(fù)雜，干擾問題在特定場(chǎng)合可能較為突出。相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有ISO18000-4（2.45GHZ)、ISO18000-5(5.8GHZ)。,ISO/IEC相關(guān)RFID標(biāo)準(zhǔn),31,射頻標(biāo)簽的制作與封裝,射頻標(biāo)簽產(chǎn)品按形態(tài)和材質(zhì)的不同可分為三大類：標(biāo)簽類、注塑類和卡片類。封裝工藝封裝環(huán)節(jié)主要包括三個(gè)主要工藝：天線基板制作、一次封裝（Inlay（內(nèi)嵌片）的制作）和二次封裝（基板上涂覆絕緣膜、沖裁）。（1）天線基板的制作天線基板的制作目前主要包括兩種方式：一種是傳統(tǒng)的蝕刻工藝，另一種是絲網(wǎng)印刷工藝。（2）一次封裝（內(nèi)嵌片的制作）一次封裝是指帶有天線的基板和芯片通過點(diǎn)膠的方式制成內(nèi)嵌片的過程,32,（3）二次封裝（基板上涂覆絕緣膜、沖裁）,Inlay,冷凝膠,涂敷有冷凝膠的Inlay,塑料（底紙）,不干膠,電路帶保護(hù)的標(biāo)簽,刷好不干膠的標(biāo)簽,離型紙,成卷的不干膠標(biāo)簽,