0 引言

RFID即Radio Frequency Identification,是無線射頻識別技術的簡稱，也就是人們經常所說的電子標簽，是上個世紀出現的一種新的識別技術。RFID的工作頻段按照頻率的大小可以分為低頻--LF、高頻--HF、超高頻--UHF和微波--MW,UHF RFID的頻率位于860~960MHz的范圍內，是無源超高射頻識別技術，其具有高速度、遠距離、比較強的抗干擾能力、低成本的優勢以及標簽小等優點，成為了RFID技術中的研究熱點，得到了比較廣泛的應用。

一、UHF RFID電子標簽系統簡介

UHF RFID系統主要由電子標簽、數據管理系統、閱讀器三部分組成，其中電子標簽是RFID系統中數據的載體，存儲了被識別物體的信息，它主要通過標簽的形式附著在需要被識別的物探上。閱讀器是用來進行信息的讀/寫或者讀設備，主要用來閱讀電子標簽中的信息，并且將識別的信息傳遞給數據管理系統，其性能與其設計的結構和技術有很大的關系;其中讀寫閱讀器還能夠通過電子標簽根據需要寫入數據。一般的閱讀器主要由高頻模塊即頻率的發送器和接收器，和應答單元相連接的耦合元件即線圈和微波天線以及控制單元組成，還有部分閱讀器還安裝有附加的接口，如常用的USB接口等可以和電子計算機等其它設備相連接，可以將讀取的數據傳遞給數據管理系統，然后進行后期的分類、統計、存儲等處理工作。RFID結構如圖1所示。

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無源UHF RFID電子標簽系統設計分析

UHF RFID的工作原理是通過射頻識別系統來進行工作，電子標簽通常也被稱為應答器、射頻標簽、數據載體，閱讀器也被稱為讀取設備，通訊器、掃描器或者讀寫器。電子標簽和之間通過耦合元件來完成射頻信號的無線耦合，在耦合的過程中按照時間的順序來完成數據的交換和能量的傳遞。在電子標簽和閱讀器之間的射頻信號的耦合方式主要由以下兩種，其中一種是電磁反向散射耦合，這種耦合方式和雷達的工作原理相似，通過發射設備發射電磁波，電磁波在遇到目標后向接收設備產生反射，反射信號中也同時帶有目標的信息，這種方式主要利用了電磁波在空間中傳播的原理;第二種方式是電感耦合，這種方式和變壓器的工作原理類似，通過高頻的交變電磁場來實現空間上的耦合，主要應用了法拉第的電磁感應定律。電磁反向散射耦合方式主要用在微波、高頻率遠距離的視頻識別設備中，其主要的工作頻率范圍有433、915MHz以及2.45、5.8GHz,UHF RFID主要應用的就是這種耦合方式，其識別的距離大于1m,一般的作用距離為3~10m左右。電感耦合方式主要用在影響中、低頻的近距離的射頻識別系統中，其工作的頻率有13.6、125、225MHz,其識別距離小于1m,其作用距離一般為10~20cm.

二、UHF RFID電子標簽系統的設計

在UHF RFID電子標簽系統的設計中主要包含了以下關鍵的技術，編碼和調制，數字調制，檢錯糾錯、基帶中的編碼等技術。

1.編碼和調制

對于UHF RFID系統來說，閱讀器和應答器之間的數據傳輸需要三個方面的模塊：發送器、接收器和信息通道。發送器有調制器和信號處理組成，接收器由應答器中的解調電路和信號處理組成，信息通道主要為信息傳輸的介質。

2.數字調制

電磁能量通過電磁波的形式發射到空間中，通過改變電磁波的三個參數即頻率、功率、相位中的任何一個或者幾個就可以實現對信息編碼，然后通過電磁波傳送到空間中的任何地點。通過對電磁波的信息編碼就是人們經常說的調制，載波就是沒有調制的電磁波。從接收到的電磁波中通過分析其頻率、相位、接受功率的變化可以得到了原來的信息，這就是人們常說的解調。在UHF RFID中常用的調制方法主要由頻移鍵控，振幅鍵控和副載波組成。

3.基帶中的編碼

編碼是用不同形式的代碼來表示二進制中的0和1,在UHF RFID中常用的編碼方式有米勒編碼、單級性歸零碼、MRZ碼、差動雙向碼、變形米勒碼、曼徹斯特碼等形式。

4.檢錯糾錯

在使用UHF RFID技術傳輸數據時容易受到外界的干擾，導致數據發生改變，使結果產生錯誤，所以有必要引進檢錯糾錯技術，通過檢錯糾錯可以通過采取一定的措施對改變的數據進行校正，比較常用的技術有奇偶校驗。奇偶校驗的方法是一種非常簡單的檢錯方法，可以分為縱向奇偶校驗，橫向奇偶校驗，橫向縱向奇偶校驗三種。其中縱向奇偶校驗是通過以字符為單位來進行分組的，橫向奇偶校驗和縱向奇偶校驗只能夠檢查出數據在橫向和縱向方向上的編碼錯誤，對于某個字符的的錯誤則無能為力。如果把縱向方向和橫向方向上的奇偶校驗方法結合起來，就成為了交叉校驗，這種方法具有非常好的檢錯性能。

三、結束語

UHF RFID具有數據儲存量大，使用壽命長，無線無源，安全防偽，防水、防磁等等一系列的優點，將會成為代替條形碼的一種新型的技術，隨著我國開始重視物聯網的建設和發展，UHF RFID在電力行業也得到了非常廣泛的應用。UHF RFID技術還可以和通訊設備、互聯網等技術之間相互結合，可以對產品的信息進行遠距離的跟蹤和分享。在工業生產、公共信息服務、物流行業得到了非常廣泛的應用，大大的提高了管理的效率，降低了管理的成本。