上一期我們了解了“低頻RFID”的基本原理與實際應用，它作用范圍現在主要應用于短距離技術領域范圍內。本期課堂阿庫將為你講講高頻RFID的故事~ 一起來看看低頻RFID與高頻RFID之間有何區別？

高頻RFID簡述

高頻的工作頻率一般為3MHz ~ 30MHz。典型工作頻率為：13.56MHz。該頻段的射頻通信技術，從射頻識別應用角度來說，因其工作原理與低頻標簽完全相同，即采用電感耦合方式工作， 頻標簽一般也采用無源為主，其工作能量同低頻標簽一樣，也是通過電感（磁）耦合方式從閱讀器耦合線圈的輻射近場中獲得，標簽與閱讀器進行數據交換時，標簽必須位于閱讀器天線輻射的近場區內，高頻標簽的閱讀距離一般情況下也小于1米。

高頻標簽由于可方便地做成卡狀，典型應用包括：電子車票、電子身份證、電子閉鎖防盜（電子遙控門鎖控制器）等。相關的國際標準有：ISO14443、ISO15693、ISO18000-3（13.56MHz）等。

ISO15693

ISO15693 （ISO SC17lWG8）：短距離智慧卡標準，這標準訂出讀取距離可高達一米非接觸智慧卡，使用的頻率為13.56MHz，讓生產讀寫器設計的成本比IS014443低，大都用來做進出控制、出勤考核等，現在很多企業使用的門禁卡大都使用這一類的標準。

ISO15693采用輪尋機制、分時查詢的方式完成防沖突機制，防沖突機制使得同時處于讀寫區內的多個標簽的正確操作成為可能，既方便了操作，也提高了操作的速度和讀取范圍，IOS15693讀取速度上限為53或者26.5Kb/s，距離最遠可達1.5m。

The minimum operating field strength（最低工作場強）is specified：

ISO14443：Hmin= 1.5 A/m（Mifare）

ISO15693：Hmin = 0.15 A/m（I*Code）

可知ISO15693標準的靈敏度是ISO14443的10倍，在增加了讀距的同時，也導致了其在安全性和保密性相對于ISO14443較弱。

標簽芯片

高頻RFID標簽芯片國內外的企業主要以NXP、復旦微電子、為主，在手機NFC芯片中NXP一家獨大，除此之外在國內也涌現出一批初創高頻芯片公司，類似飛聚微電子、坤銳、凱路威、華虹等，這類主要做定制化產品與特殊行業應用相結合。

高頻RFID芯片里面主要名詞介紹： VICC、UID、特殊功能（EAS、AFI、DSFID）和寫入控制位等

●VICC：非接觸疏耦合智能卡

●UID：是廠商寫入的世界唯一標簽識別序列號，用戶不可更改，在UID中包含廠商代碼、產品分類代碼和標簽芯片生產序列代碼。

●EAS（電子防盜系統）：主要用來防止物品被盜，標簽管理者可以設置（EAS=1）和清除（EAS=0）EAS標識，當設置有EAS標識的標簽通過讀寫器的作用范圍時，讀寫器會識別EAS標識，發出警報。

●特殊功能AFI（應用族標識符）：可事先規定應用族代碼并寫入AFI字節，在處理多個標簽的時候進行分類處理。

●特殊功能DSFID（數據存儲格式標識符）：指出了數據在VICC內存中的結構，可取消選定命令。

●CRC（循環冗余校驗）：主要用來檢測或校驗數據傳輸或者保存后可能出現的錯誤

ISO15693協議高頻芯片，主要應用型號如下；

標簽天線

高頻RFID的天線跟低頻RFID類似，都是采用線圈的形式進行信號的接收和發送，不過除了傳統的銅線繞制外，還增加了蝕刻工藝，提高標簽的形式多樣性，使其更薄更小，應用場景可以深入定制化。目前市面上以圓線圈和矩形線圈為主，線圈型天線是將金屬線盤繞成平面或將金屬線纏繞在磁心上。

常見的高頻標簽天線如下圖所示

ISO14443A/B

ISO14443A/B：超短距離智慧卡標準這標準訂出讀取距離7-15厘米的短距離非接觸智慧卡的功能及運作標準，使用的頻率為 13.56MHz，ISO14443 定義了 TYPE A， TYPE B兩種類型協議，通信速率106kbit/s，它們的不同主要在于載波的調制深度及位的編碼方式。

●TYPE A 采用開關鍵控（On-Off keying）的Manchester編碼，TYPE B采用NRZ-L的BPSK編碼。

●TYPE B與TYPE A相比，具有傳輸能量不中斷、速率更高、抗干擾能力強的優點。

RFID的核心是防沖突技術，這也是和接觸式IC卡的主要區別。

●ISO14443-3規定了TYPEA和TYPE B的防沖突機制，二者防沖突機制的原理不同，前者是基于位沖突檢測協議，而TYPE B通信系列命令序列完成防沖突。

目前的第二代電子身份證采用的標準是IS014443 TYPE B協議。

標簽芯片

ISO14443協議標簽主要應用在短距離一卡通和票據管理，技術比較成熟，適合大部分場景，對于防偽追溯具有重要意義。

標簽天線

ISO14443協議標簽天線類型主要有以下圓線圈和矩形線圈兩種，區別在于芯片的封裝不同，主流的尺寸和規格如下；

NFC

NFC（Near Field Communication）是一種近距離無線通信技術，非接觸式的識別和互聯，由RFID技術演變而來，能夠近距離的進行識別和數據傳輸，工作于13.56MHz，最大傳輸速度只有424kbit/s，有效傳數據率距離只有10cm左右，NFC支持雙向連接和識別，使設備之間訪問更具安全性和保密性，主要有2類標準；

NFCIP-1（ISO/IEC10892，ECMA340）：規定了NFC設備的通信模式、調制方式、編碼、傳輸速度、幀結構、初始化流程、防碰撞要求、傳輸協議等。

NFCIP-2（ISO/IEC21481，ECMA352）：為了兼容非接觸智能卡的應用，定義了NFC通信模式的選擇。

標簽芯片基本類型

NFC包含兩種通信模式：主動模式和被動模式

●主動模式：NFC設備要向其他設備發送數據時，發起設備和目標設備都需要產生自己的射頻場，可以快速獲取連接設置，發起設備指最先發起初始命令設備，目標設備指應答一方，兩者采用的時半雙工通信技術，防止數據沖突。

●被動模式：發起設備提供整個通信的射頻場，選這合適的傳輸速度，目標設備不必產生RF場，只需使用負載調制（load modulation）技術，以相同的速度將數據傳回發起設備，移動設備通過采用被動模式進行通信，大幅降低功耗，并延長電池壽命。

NFC三種業務模式：卡模擬模式，讀卡器模式，點對點模式。

●卡模擬（Card emulation mode）

NFC手機可以模擬成為一張非接觸卡，讀寫器通過讀取NFC手機進行采集數據， 然后將數據傳送到應用系統進行處理，由于卡片通過非接觸讀卡器的 RF 場來供電，即便是模擬設備（如手機）沒電也可以工作，可應用于移動支付、公交乘車、門禁管制等。

●讀卡器模式（Reader/writer mode）

NFC手機可以通過觸碰NFC標簽（Tag），從中讀取非接觸標簽中的內容，作為非接觸式讀寫器，采集數據并發送到對應的應用進行處理。可應用于海報，酒類防偽讀取等。

●點對點模式（P2P mode）

兩個NFC設備可以近距離用于數據交換，只是傳輸距離較短，傳輸創建速度較快，實現點對點數據傳輸。可應用于快速建立手機數據傳輸、藍牙連接等。

NFC芯片

NFC芯片基本被國外廠商壟斷，其中恩智浦、ST、INSIDESecure為三大主流NFC芯片廠商，國內主要以復旦微電子、飛聚微電子、，坤銳為主，一般NFC標簽芯片是RFID產品線的一個產品系列，由高頻邏輯加密系列芯片發展而來，二者都遵循ISO14443/NFC Type2/5等協議，NFC標簽芯片系列產品繼承了高頻邏輯加密卡芯片射頻兼容性良好的優點，可定制加密算法保障數據的安全性。

NFC天線

NFC天線主要根據應用環境的差異和芯片規格進行蝕刻研發生產，通過把設計的天線電感量計算出來，配上匹配電容，驗證和微調諧振頻率是否滿足需求，市面上主流的天線尺寸和圈型如下圖所示；

讀寫設備

高頻讀寫器，高頻HF的射頻識別設備工作于13.56MHz頻段，系統通過天線線圈電感耦合來傳輸能量，通過電感耦合的方式磁場能量下降較快。磁場信號具有明顯的讀取區域邊界。主要應用于1米以內的人員或物品的識別。主要遵循兩種協議：ISO/IEC14443（A、B）協議，ISO/IEC15693協議。

常見的讀寫設備；可分固定式讀寫器、手持機、通道門禁三類別，主要應用在圖書管理，打卡簽到等應用上。

高頻天線

高頻天線由匹配調諧網絡和矩形線圈構成，天線覆蓋范圍的性能主要跟品質因子、帶寬、天線線圈內部分布有關，在RFID系統中，讀寫器天線的品質因子與天線的輻射效率成正相關，品質因子越高表示天線的輻射效率越高；但是天線的帶寬與天線的品質因子成反比。避免隨著匝數的增加導致的品質因子增加、帶寬降低的不良影響，可以通過合理的設計優化天線線圈內部的分配，使天線在工作頻段的輻射能力得到提升。

根據外觀性能的不同可分為；①平板天線，②手持天線，③框架天線，④PCB天線，矩形和圓圈結構圖如下；

責編AJX