RFID技術概論

這是一篇臺灣工研院電子所 林禹臣寫的RFID簡介性的文章，可作為了解RFID的入門讀物

何謂RFID

RFID (Radio Frequency Identification )－「無線射頻身份識別系統」，我們常稱為感應卡、感應式IC卡或近接卡、非接觸卡等等。是針對接觸式系統的缺點而發展出來，利用射頻訊號以無線方式傳送及接收數據數據且同時使用此射頻訊號來做無線傳能，因此識別卡不需與卡片閱讀機接觸即可做數據的交換, 而且卡片本身不需使用電池, 所以卡片就可以永久工作。
　

RFID的優點

1.除了天線外之所有組件皆己做成芯片,可有效降低成本。
2.使用無線傳能,不必使用電池不用擔心電池秏盡的問題。
3.芯片密碼為世界唯一無法復制COPY，安全性高。
4.可制成各種包裝類型, 以應用在各種不同場合。
5.采近接式讀卡, 不用和卡片閱讀機直接接觸、不用刷卡所以不怕接點臟污及磨損, 可放置于口袋、皮包內，不必取出就能直接辨識,增加使用上的便利性。
6.卷標數據可重新由卡片閱讀機更改,用完可回收再利用。
7.使用壽命長。
　

RFID的應用

以國內RFID的應用來說, 最早應屬動物芯片了, 臺北市目前所使用的悠游卡也是使用RFID, 而一般門禁的管制, 汽車芯片防盜器, 航空包裹及行李的識別, 感應式電子標簽, 文文件追蹤管理, 生產線自動化, 停車場管制, 商店防盜, 后勤管理, 移動商務, 產品防偽, 物料管理, 甚至于也有人把它用在賽跑選手的計時方面, 以目前電子卷標的芯片成本大約落在20美分到1美元之間, 因為單價還是偏高,所以目前還只使用在高單價商品上, 而業界目前的目標是設法使其降低到10美分之下, 預計提高至0.13μm的制程,可望在2005年使RFID標簽成本降至5美分, 預估至2008年全球RFID市場將超過30億美元。
　

RF-ID的頻率使用范圍

目前RFID主要使用頻段以低頻的134.2 KHz 及13.56MHz為主, 其它的頻率也有廠商投入生產. 而這兩個頻段傳輸距離較短大約5公分~70公分左右，數據傳輸率也因頻寬的關系, 速度也只有10kbps左右, 所以為求有更遠的傳輸距離及更高的傳輸速率,目前廠商都往更高頻300MHz ~ 1GHz的UHF頻帶及2.4GHz的SHF頻帶上，開發智能型的RFID標簽。 目前UHF頻段的RFID標簽最遠可達近5公尺的傳輸距離，且每秒最多達40個封包的傳送，可大幅提升現階段的應用層次。


目前RFID所使用的頻段及功率規定,數據來源:http://rfid-handbook.com
　

RFID的工作原理

一套完整的RFID系統, 是由卡片閱讀機(Reader)與電子卷標(TAG)也就是所謂的應答器(Transponder)及應用程序數據庫計算機系統三個部份所組成, 其動作原理為由 Reader 發射一特定頻率之無線電波能量給Transponder, 用以驅動 Transponder電路將內部之 ID Code送出，此時 Reader 便依序接收解讀此ID Code, 送給應用程序數據庫系統做應用。


RFID的通訊及傳能的感應方式

以RFID 卡片閱讀機及電子卷標之間的通訊及傳能感應方式來看大致上可以分成, 感應偶合(Inductive Coupling) 及后向散射偶合(Backscatter Coupling)兩種, 一般低頻的RF-ID大都采用第一種式, 而較高頻的就大多是采第二種方式.



RF-ID系統的構成:

1.RFID卷標(TAG)卡片:其本身包含了

a.天線:用來接收由卡片閱讀機送過來的信號,并把所要求的資料送回給卡片閱讀機.
b.AC to DC電路:把由卡片閱讀機送過來的射頻訊號轉換成DC電源,并經大電容儲存能量,再經穩壓電路以提供IC穩定的電源.
c.解調變電路:把載波去除以取出真正的調變訊號.
d.微處理器:把卡片閱讀機所送過來的信號譯碼, 并依其要求回送數據給卡片閱讀機,若為有加密的系統還必需做加解密動作.
e.內存:做為系統運作及存放識別數據的位置.
f.調變電路: 微處理器所送出的信息經由調變電路調變后載到天線送出給卡片閱讀機


2.卡片閱讀機(READER): :其本身包含了

a.天線:用來發送無線信號給Tag,并把由Tag響應回來的數據接收回來.
b.系統頻率產生器:產生系統的工作頻率.
c.相位鎖位回路(PLL):產生射頻所需的載波訊號
d.調變電路:把要送給Tag的信號載在載波送給射頻功率晶體送出.
e.微處理器:產生要送給Tag信號給調變電路,并同時把Tag回送回來的訊號譯碼, 并把所得的數據回傳給數據庫計算機,若為有加密的系統還必需做加解密動作.
f.內存:做為系統運作及存放識別數據的位置.
g.解調變電路: 把tag送過來的微弱信號解調回數字信號,再送給微處理器處理.
h.RS-232界面:用來和計算機聯機
　

上圖是ISO18000-6的卡片閱讀機系統方塊圖數據

　

3.應用程序數據庫計算機系統:其本身包含了

a.計算機硬件:連接、顯示及處理卡片閱讀機運作。
b.控制用應用程序:控制卡片閱讀機的運作,接收讀卡所回傳的數據,并作出相對應的處理，如開門、結帳、派遣、記錄...等。
c.數據庫:儲存所有Tag相關的數據,供控制程序叫用。