RFID是一種射頻識(shí)別系統(tǒng)。典型的RFID系統(tǒng)主要由讀寫器、電子標(biāo)簽、中間件和應(yīng)用系統(tǒng)軟件四部分構(gòu)成，一般把中間件和應(yīng)用系統(tǒng)軟件統(tǒng)稱為應(yīng)用系統(tǒng)。
   RFID電子標(biāo)簽（Tag）：由耦合元件及芯片組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，高容量電子標(biāo)簽有用戶可寫入的存儲(chǔ)空間，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象。電子標(biāo)簽又稱射頻標(biāo)簽、電子標(biāo)簽、數(shù)據(jù)載體。

   RFID讀寫器（Reader）：也稱閱讀器、讀取器，讀?。ㄓ袝r(shí)還可以寫入）標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式或固定式；因?yàn)閷?shí)際需求的原因，它一般都帶與計(jì)算機(jī)連接的接口。
   RFID天線（Antenna）：是一種以電磁波形式把無(wú)線電收發(fā)機(jī)的射頻信號(hào)功率接收或輻射出去的裝置，在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號(hào)。它分為標(biāo)簽天線和讀寫器天線兩種。標(biāo)簽天線的目的是傳輸最大的能量進(jìn)出標(biāo)簽芯片：發(fā)射時(shí)，把高頻電流轉(zhuǎn)換為電磁波；接收時(shí)，把電磁波轉(zhuǎn)換為高頻電流。
在實(shí)際RFID解決方案中，不論是簡(jiǎn)單的RFID系統(tǒng)還是復(fù)雜的RFID系統(tǒng)都包含一些基本組件。這些基本組件分為硬件組件和軟件組件。
     若從功能實(shí)現(xiàn)的角度觀察，可將RFID系統(tǒng)分成邊沿系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分，這種觀點(diǎn)與現(xiàn)代信息技術(shù)觀點(diǎn)相吻合。圖4-3中的邊沿系統(tǒng)主要完成信息的感知，屬于硬件組件部分；軟件系統(tǒng)主要完成信息的處理和應(yīng)用；通信設(shè)施主要負(fù)責(zé)整個(gè)RFID系統(tǒng)的信息傳遞。
     RFID系統(tǒng)中的硬件組件包括電子標(biāo)簽、讀寫器、傳感器/執(zhí)行器/報(bào)警器和邊沿接口電路、控制器和天線；該系統(tǒng)中當(dāng)然還要有主機(jī)，用于處理數(shù)據(jù)的應(yīng)用軟件程序，并連接網(wǎng)絡(luò)。

1.RFID電子標(biāo)簽
    RFID電子標(biāo)簽也稱應(yīng)答器或智能標(biāo)簽（Smart Label），是一個(gè)微型的無(wú)線收發(fā)裝置，主要由內(nèi)置天線和芯片組成。電子標(biāo)簽是RFID系統(tǒng)真正的數(shù)據(jù)載體，其芯片中存儲(chǔ)有能夠識(shí)別目標(biāo)的信息。它根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合不同表現(xiàn)為不同的應(yīng)用形態(tài)，如在動(dòng)物跟蹤和追蹤領(lǐng)域中稱為動(dòng)物標(biāo)簽或動(dòng)物追蹤標(biāo)簽、電子狗牌；在不停車收費(fèi)或車輛出入管理等車輛自動(dòng)識(shí)別領(lǐng)域中稱為車輛遠(yuǎn)距離IC卡、車輛遠(yuǎn)距離射頻標(biāo)簽或電子牌照；在訪問(wèn)控制領(lǐng)域中稱為門禁卡或一卡通。
電子標(biāo)簽內(nèi)部各模塊的功能描述如下。
（1）天線：用來(lái)接收由讀寫器送來(lái)的信號(hào)，并把要求的數(shù)據(jù)送回給讀寫器。
（2）電壓調(diào)節(jié)器：把由讀寫器送來(lái)的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流電源，并經(jīng)大電容儲(chǔ)存能量，再經(jīng)穩(wěn)壓電路來(lái)提供穩(wěn)定的電源。（3）調(diào)制器：邏輯控制電路送出的數(shù)據(jù)經(jīng)調(diào)制電路調(diào)制后加載到天線送給讀寫器。
（4）解調(diào)器：去除載波以取出真正的調(diào)制信號(hào)。
（5）邏輯控制單元：用來(lái)譯碼由讀寫器送來(lái)的信號(hào)，并依其要求回送數(shù)據(jù)給讀寫器。
（6）存儲(chǔ)單元：包括EEPROM與ROM，作為系統(tǒng)運(yùn)行及存放識(shí)別數(shù)據(jù)的位置。
RFID標(biāo)簽具有持久性，信息接收傳播穿透性強(qiáng)，存儲(chǔ)信息容量大、種類多等特點(diǎn)。它根據(jù)組成原理和工作方式不同，分為有源電子標(biāo)簽、半有源電子標(biāo)簽、無(wú)源電子標(biāo)簽。
1）RFID無(wú)源電子標(biāo)簽
     無(wú)源電子標(biāo)簽無(wú)板載電源，其電源由讀寫器供給。它必須利用讀寫器的載波來(lái)調(diào)制自身的信號(hào)，其產(chǎn)生電能的裝置是天線和線圈。當(dāng)無(wú)源電子標(biāo)簽進(jìn)入RFID系統(tǒng)工作區(qū)后，天線接收特定的電磁波，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流供給標(biāo)簽工作。無(wú)源電子標(biāo)簽與讀寫器之間的通信總是由讀寫器發(fā)起，然后標(biāo)簽響應(yīng)，再由讀寫器接收標(biāo)簽發(fā)出的數(shù)據(jù)。無(wú)源電子標(biāo)簽的讀寫距離小于有源和半有源電子標(biāo)簽的讀寫距離，一般為3cm～9m。無(wú)源電子標(biāo)簽由微芯片和標(biāo)簽天線組成。
     ① 微芯片。微芯片主要由數(shù)字電路及存儲(chǔ)器組成，電源控制/整流模塊將讀寫器發(fā)出的天線電磁波交流信號(hào)經(jīng)過(guò)整流轉(zhuǎn)換為直流電源，為微芯片及其組件工作供電；時(shí)鐘從讀寫器的天線信號(hào)中提取時(shí)鐘信號(hào)；調(diào)制器調(diào)制接收到的讀寫器信號(hào)，標(biāo)簽對(duì)接收的調(diào)制信號(hào)做出響應(yīng)，然后將其傳回讀寫器；邏輯單元負(fù)責(zé)標(biāo)簽和讀寫器之間通信協(xié)議的實(shí)施；存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)微處理器記憶數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)器一般是分段的（分塊或字段），尋址能力就是地址讀寫范圍，不同的分塊可以存儲(chǔ)不同的數(shù)據(jù)類型，如部分標(biāo)記標(biāo)簽對(duì)象的標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)校驗(yàn)部分（循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC碼））保證發(fā)送數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性等。近年來(lái)，隨著技術(shù)的進(jìn)步，可以將小規(guī)模的微芯片做得很小，然而，一個(gè)電子標(biāo)簽的物理尺寸不僅取決于它的芯片的大小，還與其標(biāo)簽天線有關(guān)。
     ② 天線。這里主要是指標(biāo)簽天線，標(biāo)簽天線是電子標(biāo)簽與讀寫器的空中接口，不管是何種電子標(biāo)簽，其讀寫設(shè)備均少不了標(biāo)簽天線或耦合線圈。標(biāo)簽天線用于接收讀寫器的射頻能量和相關(guān)的指令信息，以及發(fā)射帶有標(biāo)簽信息的反射信號(hào)。一般的，一個(gè)標(biāo)簽天線的長(zhǎng)度遠(yuǎn)超過(guò)微芯片的大小，因此天線尺寸決定一個(gè)電子標(biāo)簽的物理尺寸。標(biāo)簽天線的設(shè)計(jì)可以基于如下幾個(gè)因素：①電子標(biāo)簽與讀寫器之間的距離；②電子標(biāo)簽與讀寫器之間的方位和角度；③產(chǎn)品類型；④電子標(biāo)簽的運(yùn)動(dòng)速度；⑤讀寫器天線極化類型。微芯片和標(biāo)簽天線之間的連接點(diǎn)是電子標(biāo)簽最薄弱的地方，如果這些連接點(diǎn)受損，則電子標(biāo)簽可能失效或性能顯著下降。
   無(wú)源電子標(biāo)簽具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、價(jià)格低、壽命長(zhǎng)、抗惡劣環(huán)境等特點(diǎn)。例如，有的可以在水下工作，有的具有抗化學(xué)腐蝕、抗酸能力。
   無(wú)源電子標(biāo)簽廣泛用于各種場(chǎng)合，如門禁或交通系統(tǒng)、安全保障系統(tǒng)、身份證、消費(fèi)卡等。
2）RFID有源電子標(biāo)簽
有源電子標(biāo)簽有一個(gè)板載電源（如電池或太陽(yáng)能電池），它可為標(biāo)簽的電子電路工作提供能量。有源電子標(biāo)簽可以主動(dòng)向讀寫器發(fā)送數(shù)據(jù)，它不需要讀寫器發(fā)射能量來(lái)激活數(shù)據(jù)的傳輸。其板載電子電路包括微處理器、傳感器、輸入/輸出端口和電源電路等。因此，這類電子標(biāo)簽可以測(cè)量環(huán)境溫度和生成平均溫度數(shù)據(jù)，然后可將這些數(shù)據(jù)、當(dāng)時(shí)日期和唯一標(biāo)識(shí)符等發(fā)送給讀寫器。
有源電子標(biāo)簽與讀寫器之間的通信始終都是由標(biāo)簽主動(dòng)發(fā)起的，然后由讀寫器做出響應(yīng)。在這類標(biāo)簽中，不管讀讀寫器是否存在，標(biāo)簽都能夠連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)。
有源電子標(biāo)簽的閱讀距離一般可以在30m以上。有源電子標(biāo)簽通常包括微芯片、標(biāo)簽天線板載電源，而半有源標(biāo)簽一般有由銅薄帶金屬組成的板載電源、無(wú)線、芯片等組成部分。其微芯片和標(biāo)簽天線的構(gòu)成與無(wú)源電子標(biāo)簽相同，區(qū)別在于板載電源和板載電子電路部分。
① 板載電源。所有的有源電子標(biāo)簽都有板載電源（電池），它可為板載電子電路提供能量和發(fā)送數(shù)據(jù)。根據(jù)電池的使用壽命，一般有源電子標(biāo)簽的壽命為2～7年，決定其壽命的因素之一是電子標(biāo)簽發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔，間隔越大，電池持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，電子標(biāo)簽的壽命越長(zhǎng)。例如，電子標(biāo)簽由每隔幾秒鐘發(fā)送一次增加到每分鐘發(fā)送一次或每小時(shí)發(fā)送一次，這樣會(huì)增加電池的壽命。另外，板載傳感器和處理器也會(huì)消耗電能，縮短電池壽命。當(dāng)電池消耗完后，電子標(biāo)簽就停止發(fā)送數(shù)據(jù)，此時(shí)即使電子標(biāo)簽在讀寫器的讀取范圍內(nèi)，讀寫器也無(wú)法讀取標(biāo)簽信號(hào)，除非電子標(biāo)簽向讀寫器發(fā)送電池狀態(tài)信息。
② 板載電子電路。板載電子可以使電子標(biāo)簽主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)和完成一項(xiàng)特殊任務(wù)，如計(jì)算、顯示某種參數(shù)值，執(zhí)行傳感器感知等。它還可以提供與外部傳感器的連接。因此根據(jù)傳感器的類型，這類電子標(biāo)簽可以完成各種各樣的感知任務(wù)。換句話說(shuō)，這個(gè)元件的功能是無(wú)限的，但是其功能和物理大小是呈比例的，功能越強(qiáng)，物理大小越大，不過(guò)只要電子標(biāo)簽易于部署和沒(méi)有硬件大小的限制，則這種增長(zhǎng)是可以接受的。
3）RFID半有源電子標(biāo)簽
半有源電子標(biāo)簽也有板載電源和完成特殊任務(wù)的電子元件，板載電源僅僅為電子標(biāo)簽的運(yùn)算操作提供能量，其發(fā)送信號(hào)由讀寫器供電。半有源電子標(biāo)簽也稱電池輔助電子標(biāo)簽。在電子標(biāo)簽和讀寫器之間的通信過(guò)程中，始終是讀寫器處于主動(dòng)發(fā)起方，電子標(biāo)簽被動(dòng)式響應(yīng)。為什么使用半有源電子標(biāo)簽而不使用無(wú)源電子標(biāo)簽?首先，因?yàn)榘胗性措娮訕?biāo)簽不像無(wú)源電子標(biāo)簽?zāi)菢佑勺x寫器來(lái)激活，所以它可以讀取一個(gè)更遠(yuǎn)距離的讀寫器信號(hào)。其次，在讀寫器區(qū)域內(nèi)，由于無(wú)須通電激活，電子標(biāo)簽有充分的時(shí)間被讀寫器讀取數(shù)據(jù)，所以即使電子標(biāo)簽?zāi)繕?biāo)在高速移動(dòng)，它仍可被可靠地讀取數(shù)據(jù)。最后，半有源電子標(biāo)簽通過(guò)使用透明和吸附性材料的射頻使其具有更好的可讀性。在理想條件下，半有源電子標(biāo)簽使用反向散射調(diào)制技術(shù)，其讀寫器距離大約在30m以內(nèi)。2.讀寫器
讀寫器是一個(gè)捕捉和處理RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)的設(shè)備，它可以是單獨(dú)的個(gè)體，也可以嵌入其他系統(tǒng)之中。讀寫器也是構(gòu)成RFID系統(tǒng)的重要部件之一，由于它能夠?qū)?shù)據(jù)寫到RFID標(biāo)簽中，所以稱之為讀寫器。但早期由于其功能單一，所以在許多文獻(xiàn)中稱之為讀寫器、查詢器等。讀寫器還負(fù)責(zé)與主機(jī)接口，即通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件來(lái)讀取或?qū)懭腚娮訕?biāo)簽內(nèi)的數(shù)據(jù)信息。由于電子標(biāo)簽是非接觸式的，所以必須借助讀寫器來(lái)實(shí)現(xiàn)電子標(biāo)簽和應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信。
（1）讀寫器的組成結(jié)構(gòu)
        讀寫器的硬件部分通常由收發(fā)機(jī)、微處理器、存儲(chǔ)器、I/O接口、通信接口及電源等部件組成
（2）讀寫器的功能
        在RFID系統(tǒng)中，讀寫器和電子標(biāo)簽的所有行為均由應(yīng)用軟件來(lái)控制完成。應(yīng)用軟件作為主動(dòng)方對(duì)讀寫器發(fā)出讀寫指令，而讀寫器則作為從動(dòng)方只對(duì)應(yīng)用軟件的讀寫指令做出回應(yīng)。讀寫器接收到應(yīng)用軟件的動(dòng)作指令后，回應(yīng)的結(jié)果就是對(duì)電子標(biāo)簽做出相應(yīng)的動(dòng)作，建立某種通信關(guān)系。讀寫器觸發(fā)電子標(biāo)簽工作，并對(duì)所觸發(fā)的電子標(biāo)簽進(jìn)行身份驗(yàn)證，然后電子標(biāo)簽開(kāi)始傳送所要求的數(shù)據(jù)信息。具體來(lái)說(shuō)，讀寫器具有以下功能：
① 在規(guī)定的技術(shù)條件下，可與電子標(biāo)簽進(jìn)行通信；
② 通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口，如RS-232等，

3.RFID控制器
  控制器是讀寫器芯片有序工作的指揮中心，其主要功能是：與應(yīng)用系統(tǒng)軟件進(jìn)行通信；執(zhí)行從應(yīng)用系統(tǒng)軟件發(fā)來(lái)的動(dòng)作指令；控制與電子標(biāo)簽的通信過(guò)程；基帶信號(hào)的編碼與解碼；執(zhí)行防碰撞算法；對(duì)讀寫器和電子標(biāo)簽之間傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密；進(jìn)行讀寫器與電子標(biāo)簽之間的身份認(rèn)證；對(duì)鍵盤、顯示設(shè)備等其他外部設(shè)備進(jìn)行控制。

4.RFID讀寫器天線
   天線是一種以電磁波形式把前端射頻信號(hào)功率接收或輻射出去的設(shè)備，是電路與空間的界面器件，用來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)行波與自由空間波能量的轉(zhuǎn)化。在RFID系統(tǒng)中，天線分為電子標(biāo)簽天線和讀寫讀寫器天線兩大類，分別承擔(dān)接收能量和發(fā)射能量的作用。
在選擇讀寫器天線時(shí)應(yīng)考慮的主要因素有：天線的類型；天線的阻抗；應(yīng)用到物品上的電子標(biāo)簽的性能；在有其他物品圍繞貼標(biāo)簽物品時(shí)射頻的性能。

5.RFID通信設(shè)施
   通信設(shè)施為不同的RFID系統(tǒng)管理提供安全通信連接，是RFID系統(tǒng)的重要組成部分。通信設(shè)施包括有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和讀寫器或控制器與計(jì)算機(jī)連接的串行通信接口。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可以是個(gè)域網(wǎng)（PAN）（如藍(lán)牙技術(shù)）、局域網(wǎng)（如802.11x、WiFi），也可以是廣域網(wǎng)（如GPRS、3G技術(shù)）或衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)（如同步軌道衛(wèi)星L波段的RFID系