射频识别 RFID 技术 第3版PDF电子书下载

第1章　导论 1

本书采用的缩写 1

1.1 自动识别系统 2

1.1.1　条形码系统 2

1.1.2　光学符号识别 3

1.1.3　生物识别 3

1.1.3.1　语音识别 3

1.1.4　IC卡 4

1.1.4.1　存储器卡 4

1.1.3.2　指纹法（指纹鉴定法） 4

1.1.4.2　微处理器卡 5

1.1.5　射频识别（RFID）系统 5

1.2　各种识别系统的比较 5

1.3　射频识别（RFID）系统的组成 6

第2章　射频识别（RFID）系统的区别特征 8

2.1　基本区别特征 8

2.2　应答器的构造形式 10

2.2.1　盘状和硬币形 10

2.2.2　玻璃外壳 11

2.2.4　工具和气体瓶子的识别 12

2.2.3　塑料外壳 12

2.2.5　钥匙和钥匙扣 13

2.2.6　手表式 14

2.2.7　ID-1型非接触式IC卡 14

2.2.8　智能标签 16

2.2.9　片上线圈 17

2.2.10　其他的结构形式 17

2.3　频率、作用距离和耦合 17

2.4　应答器中的信息处理 18

2.5.1　工作频率 20

2.5　射频识别（RFID）系统的选择准则 20

2.5.2　作用距离 21

2.5.3　可靠性要求 21

2.5.4　存储器容量 22

第3章　基本作用原理 23

3.1 1位应答器 23

3.1.1　射频 24

3.1.2　微波 26

3.1.3　分频器 27

3.1.4　电磁法 28

3.1.5　声磁法 30

3.2　全双工和半双工 31

3.2.1　电感耦合 32

3.2.1.1　无源应答器的供电 32

3.2.1.2　应答器至阅读器的数据传输 34

3.2.2　电磁反向散射耦合 37

3.2.2.1　应答器的供电 37

3.2.2.2　应答器至阅读器的数据传输 38

3.2.3　紧耦合 39

3.2.3.1　应答器的供电 39

3.2.4.1　无源应答器的供电 40

3.2.4　电耦合 40

3.2.3.3　阅读器至应答器的数据传输 40

3.2.3.2　应答器至阅读器的数据传输 40

3.2.4.2　应答器至阅读器的数据传输 42

3.3　时序法 42

3.3.1　电感耦合 42

3.3.1.1　应答器的供电 42

3.3.1.2　全双工、半双工和时序系统的比较 43

3.3.1.3　应答器至阅读器的数据传输 44

3.3.2　表面波应答器 44

第4章　射频识别系统的物理基础 47

4.1.1　磁场强度H 48

4.1　磁场 48

4.1.1.1　导体回路中的磁场强度曲线H（x） 49

4.1.1.2　最佳天线直径 50

4.1.2　磁通量和磁通量密度 51

4.1.3 电感L 52

4.1.3.1 导体回路的电感 52

4.1.4　互感M 52

4.1.5　耦合因数k 54

4.1.6　感应定律 55

4.1.7　谐振 57

4.1.8.2　电压调节 60

4.1.8　应答器的实际工作 60

4.1.8.1　应答器的供电 60

4.1.9　动作磁场强度Hmin 62

4.1.9.1　应答器系统的“能量作用范围” 64

4.1.9.2　阅读器的作用范围 65

4.1.10　应答器-阅读器系统 67

4.1.10.1　应答器的复数变换阻抗Z？ 68

4.1.10.2　影响Z？的变量 70

4.1.10.3　负载调制 76

4.1.11.1　耦合因数k的测量 81

4.1.11　系统参数的测量 81

4.1.11.2　应答器谐振频率的测量 82

4.1.12　磁性材料 84

4.1.12.1　磁性材料和铁氧体的性质 84

4.1.12.2　低频应答器内的铁氧体天线 85

4.1.12.3　金属周围的铁氧体屏蔽 86

4.1.12.4　金属中的应答器构造 86

4.2　电磁波 87

4.2.1　电磁波的产生 87

4.2.1.1　导电回路从近场向远场的过渡 89

4.2.2　辐射功率密度（坡印廷矢量）S 90

4.2.3　场波阻抗和电场强度E 90

4.2.4　电磁波的极化 91

4.2.4.1 电磁波的反射 91

4.2.5　天线 93

4.2.5.1　增益与方向性 93

4.2.5.2　EIRP和ERP 94

4.2.5.3　输入阻抗 94

4.2.5.4　有效面积和反射横截面 95

4.2.5.5　有效长度 97

4.2.5.6　偶极天线 98

4.2.5.7　Yagi-Uda天线 99

4.2.5.8　片状或微带天线 100

4.2.5.9　缝隙天线 102

4.2.6　微波应答器的实际工作 102

4.2.6.1　应答器的等效电路图 103

4.2.6.2　无源应答器的供电 104

4.2.6.3　有源应答器的供电 111

4.2.6.4　反射与释放 111

4.2.6.6　调制的反向散射 112

4.2.6.5　应答器的动作灵敏度 112

4.2.6.7　阅读器作用范围 113

4.3　表面波 116

4.3.1　表面波的形成 116

4.3.2　表面波的反射 118

4.3.3　表面波应答器的功能结构 118

4.3.4　传感器效应 121

4.3.4.1　反射延迟线 121

4.3.4.2　谐振传感器 122

4.3.4.3　阻抗传感器 124

4.3.5　转换传感器 124

5.1　使用的频率范围 126

第5章　频率范围和允许使用的无线电规范 126

5.1.1　频率范围9～135 kHz 127

5.1.2　频率范围6.78 MHz 129

5.1.3　频率范围13.56 MHz 129

5.1.4　频率范围27.125 MHz 129

5.1.5　频率范围40.680 MHz 129

5.1.8　频率范围915.0 MHz 130

5.1.10　频率范围5.8 GHz 130

5.1.9　频率范围2.45 GHz 130

5.1.7　频率范围869.0 MHz 130

5.1.6　频率范围433.920 MHz 130

5.1.11　频率范围24.125 GHz 131

5.1.12　电感耦合式射频识别系统的频率选择 131

5.2　允许使用的欧洲规范 133

5.2.1 CEPT/ERC REC 70-03（欧洲邮政、电信会议／电子研究中心） 133

5.2.1.1　附录1：非规范的短距离设备 134

5.2.1.2　附录4：铁路应用 135

5.2.1.3　附录5：公路运输与流量遥测 135

5.2.1.4　附录9：电感式应用 135

5.2.1.6　频率范围868 MHz 136

5.2.2　EN 300330:9 kHz～25 MHz 136

5.2.1.5　附录11：射频识别系统应用 136

5.2.2.1　载波功率——磁场强度发射器的极限值 137

5.2.2.2　寄生辐射 138

5.2.3　EN 300220-1,EN 300220-2 138

5.2.4 EN 300440 139

5.3　在欧洲允许使用的国家规范 140

5.3.1 德国 140

5.4　允许使用的国家规范 142

5.4.1　美国 142

5.4.2　未来的发展：美国—日本—欧洲 143

6.1　基带中的编码 144

第6章　编码与调制 144

6.2　数字调制法 146

6.2.1　振幅键控（ASK） 147

6.2.2 2-FSK（频移键控） 149

6.2.3 2-PSK（相移键控） 150

6.2.4　使用副载波的调制法 150

第7章　数据的完整性 152

7.1　校验和法 152

7.1.1　奇偶校验 152

7.1.2　纵向冗余校验（LRC）法 153

7.1.3　循环冗余码校验（CRC）法 153

7.2　多路存取法——防冲突法 155

7.2.1　空分多路（SDMA）法 157

7.2.2　频分多路（FDMA）法 158

7.2.3　时分多路（TDMA）法 158

7.2.4　防冲突法举例 160

7.2.4.1　ALOHA法 160

7.2.4.2　时隙ALOHA法 162

7.2.4.3　二进制搜索算法 164

第8章　数据的安全性 171

8.1　互相对称的鉴别 171

8.2　用导出密钥的鉴别 172

8.3　加密的数据传输 173

8.3.1　流密码 174

第9章　标准化 176

9.1　动物识别 176

9.1.1 国际标准ISO 11784——代码结构 176

9.1.2　国际标准ISO 11785——技术概念 177

9.1.2.1　需求 177

9.1.2.2　全双工／半双工系统 178

9.1.2.3　时序系统 178

9.1.3.1　第1部分：空气接口 179

9.1.3　ISO 14223——增强型应答器 179

9.1.3.2　第2部分：代码与命令结构 181

9.2　非接触式IC卡 182

9.2.1 国际标准ISO 10536——紧耦合IC卡 183

9.2.1.1　第1部分：物理特性 183

9.2.1.2　第2部分：耦合区的尺寸和位置 183

9.2.1.3　第3部分：电信号和复位规程 183

9.2.2.1　第1部分：物理特性 185

9.2.2.2　第2部分：射频接口 185

9.2.2　国际标准ISO 14443——近耦合IC卡 185

9.2.1.4　第4部分：复位应答和传输协议 185

9.2.2.3　第3部分：初始化与防冲突 189

9.2.2.4　第4部分：传输协议 195

9.2.3 国际标准ISO 15693——疏耦合IC卡（VICC） 198

9.2.3.1　第1部分：物理特性 198

9.2.3.2　第2部分：空气接口与初始化 198

9.2.4　国际标准ISO 10373——识别卡的测试方法 202

9.2.4.1　第4部分：紧耦合IC卡的测试方法 202

9.2.4.2　第6部分：近耦合IC卡的测试方法 202

9.3　德国工业标准／国际标准DIN/ISO 69873——工具和夹具用的数据载体 205

9.4　国际标准ISO 10374——集装箱自动识别 205

9.2.4.3　第7部分：疏耦合IC卡的测试方法 205

9.5 德国工程师协会规范VDI 4470——货物安全系统 207

9.5.1　第1部分：安检门系统的检查规范 207

9.5.1.1　错误报警率的测定 207

9.5.1.2　检出率的测定 207

9.5.1.3　规范VDI 4470中的表格 208

9.5.2　第2部分：去激活设备的检查规范 208

9.6　货物与商品管理 208

9.6.1　国际标准ISO 18000系列 208

9.6.2　全球标签初始化 209

9.6.2.1　全球标签传输层（物理层） 210

9.6.2.2　全球标签通信和应用层 210

第10章 电子数据载体的结构 212

10.1　具有存储功能的应答器 212

10.1.1　高频接口 212

10.1.1.1　线路举例：用副载波的负载调制 213

10.1.1.2　线路举例：符合国际标准ISO 14443应答器的高频接口 214

10.1.2　地址和安全逻辑 216

10.1.2.1　状态机 216

10.1.3.1　只读应答器 218

10.1.3　存储器结构 218

10.1.3.2　可写入式应答器 219

10.1.3.3　具有密码功能的应答器 219

10.1.3.4　分段式存储器 221

10.1.3.5　MIFARE？——应用指南 223

10.1.3.6　双端口EEPROM 224

10.2　微处理器 227

10.2.1　双端口卡 228

10.2.1.1　MIFARE？增强型 229

10.2.1.2　双端口卡的最新概念 230

10.3.1 RAM 232

10.3　存储器技术 232

10.3.2 EEPROM 233

10.3.3 FRAM 234

10.3.4　FRAM和EEPROM的性能比较 235

10.4　物理参数的测量 235

10.4.1　具有传感器功能的应答器 235

10.4.2　用微波应答器进行的测量 237

10.4.3　表面波应答器的传感器效应 238

第11章　阅读器 240

11.1　应用系统中的数据流 240

11.2　阅读器的组成 241

11.2.1.1　电感耦合系统（FDX/HDX） 242

11.2.1　高频接口 242

11.2.1.2　微波系统（HDX） 243

11.2.1.3　时序系统（SEQ） 244

11.2.1.4　用于SAW（表面波）应答器的微波系统 245

11.2.2　控制单元 245

11.3　低成本的IC卡阅读器U2270B 247

11.4　电感耦合系统的天线连接 248

11.4.1　供电电路 249

11.4.2　通过同轴电缆供电 250

11.4.3　品质因数Q的影响 253

11.5.1　OEM阅读器 254

11.5　阅读器的结构形式 254

11.5.2　工业用阅读器 255

11.5.3　便携式阅读器 255

第12章　应答器和非接触式IC卡的制造 257

12.1　玻璃和塑料应答器 257

12.1.1　模块制造 257

12.1.2　应答器半成品 258

12.1.3　整合成品 259

12.2 非接触式IC卡 259

12.2.1.1　绕制工艺 260

12.2.1　线圈制造 260

12.2.1.2　布线工艺 261

12.2.1.3　丝网印刷工艺 262

12.2.1.4　蚀刻工艺 263

12.2.2　连接工艺 263

12.2.3　层压工序 264

第13章　应用实例 266

13.1　非接触式IC卡 266

13.2.2.1　交易时间 268

13.2.2　要求 268

13.2.1　状况 268

13.2　公共交通 268

13.2.2.2　天气适应性，使用寿命，操作便利性 269

13.2.3　用射频识别系统的优点 269

13.2.4　电子车票的收费模式 270

13.2.5　市场潜力 271

13.2.6　项目实例 271

13.2.6.1　韩国：首尔 271

13.2.6.2　德国：吕内堡，奥尔登堡 273

13.2.6.3　欧盟的“ICARE”和“CALYPSO”项目 274

13.3.1　汉莎航空公司的Miles More卡 276

13.3　票务应用 276

13.3.2　订滑雪票 278

13.4　门禁控制 279

13.4.1　在线系统 279

13.4.2　离线系统 280

13.4.3　应答器系统 281

13.5　交通系统 282

13.5.1　Eurobalise S21 282

13.6　动物识别 284

13.6.1　牛的饲养 284

13.5.2　国际集装箱运输 284

13.6.2　信鸽竞赛 288

13.7　电子闭锁防盗装置 290

13.7.1 闭锁防盗装置的功能 290

13.7.1.1　检查单独的序列号 292

13.7.1.2　变换编码方法（滚动编码） 292

13.7.1.3　利用固定密钥的加密法（确证身份） 292

13.7.2　进展情况回顾 293

13.7.3　未来展望 294

13.8　容器识别 294

13.8.1　储气瓶和化学容器 294

13.8.2　垃圾清除 295

13.9　体育活动 297

13.10　工业自动化 299

13.10.1 工具识别 299

13.10.2　工业化生产 301

13.10.2.1　集中控制 301

13.10.2.2　分散控制 302

13.10.2.3　使用射频识别系统的好处 303

13.10.2.4　射频识别系统的选择 303

13.10.2.5　项目实例 304

13.11　医学应用 306

14.1.1　工业协会 308

第14章　附录 308

14.1　联系地址、协会和杂志 308

14.1.2　专业杂志 310

14.1.3　射频识别系统的网址 311

14.2　相关的标准和规范 312

14.2.1　标准及规范的获取来源 317

14.3　参考文献 318

14.4　印制电路板布线 328

14.4.1　符合ISO 14443标准的测试卡 328

14.4.2　场发生器线圈 331