rfid電子標(biāo)簽的功能模塊
rfid電子標(biāo)簽由標(biāo)簽芯片和天線構(gòu)成。標(biāo)簽芯片是電子標(biāo)簽的核心部分，它的功能包括標(biāo)簽信息存儲(chǔ)、標(biāo)簽接收信號(hào)的處理和標(biāo)簽發(fā)射信號(hào)的處理；天線是電子標(biāo)簽發(fā)射和接收無(wú)線信號(hào)的裝置。RFID電子標(biāo)簽芯片電路的復(fù)雜度與標(biāo)簽所具有的功能相兲，芯片電路一般包括電源電路、時(shí)鐘電路、解調(diào)器、編解碼器、控制器、存儲(chǔ)器和負(fù)載調(diào)制電路等功能模塊。
1.RFID電子標(biāo)簽的電源電路
一般來(lái)說(shuō)，電源電路的功能是將電子標(biāo)簽天線輸入的射頻信號(hào)整流為標(biāo)簽工作的直流能量。射頻前端從電子標(biāo)簽天線獲取電流，整流穩(wěn)壓后作為芯片的直流電源，為芯片提供穩(wěn)壓和偏置電路。設(shè)計(jì)電源電路時(shí)，需要綜合考慮電子標(biāo)簽天線的匹配問(wèn)題、功率和電壓的效率問(wèn)題、數(shù)據(jù)調(diào)制的兼容性問(wèn)題和電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜度問(wèn)題。
2.RFID電子標(biāo)簽的時(shí)鐘電路
時(shí)鐘電路提供時(shí)鐘信號(hào)。電子標(biāo)簽天線獲取載波信號(hào)，頻率經(jīng)過(guò)分頻后，可以作為電子標(biāo)簽編解碼器、存儲(chǔ)器和控制器的時(shí)鐘信號(hào)。
3.RFID電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)輸入和輸出模塊
從讀寫(xiě)器傳送到電子標(biāo)簽的信息，包括給電子標(biāo)簽下達(dá)的命令和傳送的數(shù)據(jù)兩部分。從讀寫(xiě)器傳送到電子標(biāo)簽的命令，通過(guò)解調(diào)、解碼電路送至控制器，控制器實(shí)現(xiàn)命令所觃定的操作。從讀寫(xiě)器傳送到電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)，經(jīng)解調(diào)、解碼后，在控制器的管理下寫(xiě)入電子標(biāo)簽的存儲(chǔ)器。
RFID電子標(biāo)簽送到讀寫(xiě)器的數(shù)據(jù)，在控制器的管理下從存儲(chǔ)器輸出，經(jīng)編碼器、負(fù)載調(diào)制電路輸出到電子標(biāo)簽天線，再由電子標(biāo)簽天線發(fā)射給讀寫(xiě)器。
4.RFID電子標(biāo)簽的存儲(chǔ)器
電子標(biāo)簽存儲(chǔ)器主要分為以下類(lèi)型。
（1）只讀標(biāo)簽存儲(chǔ)器
電子標(biāo)簽內(nèi)部只有只讀存儲(chǔ)器（Read Only Memory，ROM）。
（2）一次寫(xiě)入只讀標(biāo)簽存儲(chǔ)器
電子標(biāo)簽內(nèi)部只有ROM和隨機(jī)存儲(chǔ)器（Random Access Memory，RAM）。
（3）可讀寫(xiě)標(biāo)簽存儲(chǔ)器
可讀寫(xiě)標(biāo)簽存儲(chǔ)器主要采用以下方式。
① 電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器
電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM）是一種掉電后數(shù)據(jù)不丟失的存儲(chǔ)芯片，可以在計(jì)算機(jī)上或?qū)Ｓ迷O(shè)備上擦除已有信息，重新編程。EEPROM 是電感耦合式電子標(biāo)簽主要采用的存儲(chǔ)器，EEPROM 的缺點(diǎn)是寫(xiě)入時(shí)功耗高，如果頻繁重復(fù)編程，EEPROM的寽命也是一個(gè)很重要的考慮參數(shù)。
② 具有靜止存取功能的存儲(chǔ)器具有靜止存取功能的存儲(chǔ)器（Static RAM，SRAM）是一種具有靜止存取功能的內(nèi)存，它不需要刷新電路即能保存它內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。SRAM的優(yōu)點(diǎn)是速度快，不需要刷新操作；SRAM的缺點(diǎn)是價(jià)格高、體積大、集成度較低。SRAM為了保存數(shù)據(jù)，需要用輔助電池進(jìn)行不中斷供電，可以用在一些微波頻段自帶電池的電子標(biāo)簽中。
③ 鐵電存儲(chǔ)器
鐵電存儲(chǔ)器（FRAM）的技術(shù)核心是鐵電，F(xiàn)RAM產(chǎn)品既可以進(jìn)行非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，又可以像RAM一樣操作。FRAM產(chǎn)品將ROM的非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)特性，以及RAM的無(wú)限次讀寫(xiě)、高速讀寫(xiě)及低功耗等優(yōu)勢(shì)結(jié)合在一起。FRAM與EEPROM相比，其寫(xiě)入功耗低（約為EEPROM功耗的1/100）、寫(xiě)入時(shí)間短（約為0.1μs，比EEPROM快1 000倍），在射頻識(shí)別中有廣闊的應(yīng)用前景。
5.RFID電子標(biāo)簽的負(fù)載調(diào)制模塊
讀寫(xiě)器天線發(fā)射的功率P1，一部分經(jīng)自由空間到達(dá)電子標(biāo)簽，到達(dá)電子標(biāo)簽的功率假設(shè)為P1'；P1'的一部分被電子標(biāo)簽天線反射，反射功率 P2經(jīng)自由空間返回讀寫(xiě)器，被讀寫(xiě)器天線接收。在上述過(guò)程中，電子標(biāo)簽天線的反射功能，受連接到天線的負(fù)載影響，因此可以采用負(fù)載調(diào)制的方法實(shí)現(xiàn)反射調(diào)制。反射功率P2是振幅調(diào)制信號(hào)，振幅調(diào)制中包含了存儲(chǔ)在電子標(biāo)簽中的識(shí)別數(shù)據(jù)信息。
6.RFID電子標(biāo)簽的天線
電子標(biāo)簽相當(dāng)于一個(gè)無(wú)線收發(fā)信機(jī)，這個(gè)收發(fā)信機(jī)輸出的射頻信號(hào)由電子標(biāo)簽天線以電磁波的形式輻射出去，這個(gè)收發(fā)信機(jī)接收的射頻信號(hào)也由這個(gè)電子標(biāo)簽天線接收下來(lái)?？梢钥闯觯炀€是電子標(biāo)簽發(fā)射和接收無(wú)線信號(hào)的裝置。
（1)RFID電子標(biāo)簽天線的設(shè)計(jì)要求
根據(jù)射頻識(shí)別系統(tǒng)工作方式、頻率和應(yīng)用領(lǐng)域的不同，電子標(biāo)簽的天線結(jié)構(gòu)形式也有所不同，但對(duì)電子標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)的基本要求相同。電子標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)的基本要求如下。
① 天線足夠小，能夠貼到需要的物品上。
② 天線提供最大可能的信號(hào)給標(biāo)簽的芯片。
③ 天線有全向或半球覆蓋的方向性。
④ 天線的極化都能與讀寫(xiě)器的詢(xún)問(wèn)信號(hào)相匹配。
⑤ 天線與相連的標(biāo)簽芯片阷抗匹配。
⑥ 天線具有健壯性。
⑦ 天線非常便宜。
（2）RFID電子標(biāo)簽天線的類(lèi)型
電子標(biāo)簽天線的類(lèi)型，主要取決于電子標(biāo)簽的工作頻率和天線所需的電參數(shù)，電子標(biāo)簽應(yīng)用天線的目標(biāo)，是取得電子標(biāo)簽與讀寫(xiě)器間最大的能量傳輸效果。選擇天線類(lèi)型時(shí)，需要考慮許多因素，包括考慮電子標(biāo)簽附著物的射頻特性、電子標(biāo)簽與讀寫(xiě)器周?chē)尼崒傥矬w和工作頻率等因素。電子標(biāo)簽天線的類(lèi)型，主要有偶極子天線、微帶貼片天線和線圈天線等。由于電子標(biāo)簽尺寸的限制，天線的小型化、微型化成為射頻識(shí)別系統(tǒng)考慮的主要因素，近年來(lái)出現(xiàn)了嵌入式線圈天線、分型開(kāi)槽環(huán)天線和低拋面圓極化電磁帶隙天線等新型天線，為電子標(biāo)簽的小型化提供了技術(shù)保障。
① 低頻電子標(biāo)簽天線。
低頻電子標(biāo)簽天線基本為線圈型，線圈一般為銅線，纏繞在高磁導(dǎo)率的鐵磁棒上，線圈的匝數(shù)越多、橫截面積越大，天線的效能越好。低頻系統(tǒng)讀寫(xiě)器的天線一般也采用線圈型，電子標(biāo)簽天線和讀寫(xiě)器天線的相互作用相當(dāng)于變壓器，兩者的線圈分別相當(dāng)于變壓器的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈。
② 高頻電子標(biāo)簽天線。
高頻電子標(biāo)簽天線一般也為線線圈型，工作原理與低頻電子標(biāo)簽天線基本一樣，電子標(biāo)簽天線和讀寫(xiě)器天線的相互作用也相當(dāng)于變壓器，兩者的線圈分別相當(dāng)于變壓器的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈。但由于高頻系統(tǒng)的頻率比低頻系統(tǒng)的頻率高很多，一般高頻系統(tǒng)電子標(biāo)簽天線的圈數(shù)較少，因此高頻電子標(biāo)簽天線比低頻電子標(biāo)簽天線容易制作，價(jià)格也低。
③ 微波電子標(biāo)簽天線。
微波電子標(biāo)簽天線種類(lèi)很多，可以是微帶天線或?qū)ΨQ(chēng)振子天線等，這些天線的幾何尺寸基本是工作波長(zhǎng)的幾分之一到十分之一。
