射频识别技术原理与应用

第1章 导论

1.1 自动识别系统

1.1.1 条形码系统

1.1.2 光学符号识别

1.1.3 生物识别

1.1.4 智能卡

1.1.5 射频识别(RFID)系统

1.2 各种识别系统的比较

1.3 射频识别(RFID)系统的组成

第2章 射频识别(RFID)系统的特征区别

2.1 基本特征区别

2.2 应答器的构造形式

2.2.1 盘状和硬币状

2.2.2 玻璃外壳

2.2.3 塑料外壳

2.2.4 工具和气体瓶子的识别

2.2.5 钥匙和钥匙扣

2.2.6 手表式

2.2.7 ID1型非接触式智能卡

2.2.8 智能标签

2.2.9 片上线圈

2.2.10其他的结构形式

2.3 频率、 作用距离和耦合

2.4 有源应答器和无源应答器

2.5 应答器中的信息处理

2.6 射频识别系统的选择准则

2.6.1 工作频率

2.6.2 作用距离

2.6.3 安全性要求

2.6.4 存储器容量

第3章 基本工作原理

3.1 1位应答器

3.1.1 射频

3.1.2 微波

3.1.3 分频器

3.1.4 电磁法

3.1.5 声磁法

3.2 全双工和半双工

3.2.1 电感耦合

3.2.2 电磁反向散射耦合

3.2.3 紧耦合

3.2.4 电耦合

3.3 时序过程

3.3.1 电感耦合

3.3.2 表面波应答器

3.4 近场通信

3.4.1 有源模式

3.4.2 无源模式

第4章 射频识别系统的物理基础

4.1 磁场

4.1.1 磁场强度H

4.1.2 磁通量和磁通量密度

4.1.3 电感L

4.1.4 互感M

4.1.5 耦合因数k

4.1.6 感应定律

4.1.7 谐振

4.1.8 应答器的实际工作

4.1.9 工作磁场强度Hmin

4.1.10应答器读写器系统

4.1.11系统参数的测量

4.1.12磁性材料

4.2 电磁波

4.2.1 电磁波的产生

4.2.2 辐射功率密度(坡印廷矢量)S

4.2.3 场波阻抗和电场强度E

4.2.4 电磁波的极化

4.2.5 天线

4.2.6 微波应答器的实际工作

4.3 表面波

4.3.1 表面波的形成

4.3.2 表面波的反射

4.3.3 表面波应答器的功能结构

4.3.4 传感器效应

4.3.5 转换传感器

第5章 频率范围和允许使用的无线电规范

5.1 使用的频率范围

5.1.1 频率范围9~135 kHz

5.1.2 频率范围6.78 MHz(ISM)

5.1.3 频率范围13.56 MHz(ISM，SRD)

5.1.4 频率范围27.125 MHz(ISM)

5.1.5 频率范围40.680 MHz(ISM)

5.1.6 频率范围433.920 MHz(ISM)

5.1.7 UHF频率范围

5.1.8 频率范围2.45 GHz(ISM，SRD)

5.1.9 频率范围5.8 GHz(ISM，SRD)

5.1.10频率范围24.125 GHz

5.1.11电感耦合式射频识别系统的频率选择

5.2 国际电信联盟(ITU)

5.3 允许使用的欧洲规范

5.3.1 CEPT/ERC REC 7003(欧洲邮政电信会议/电子研究中心)

5.3.2 标准测试流程

5.4 在欧洲允许使用的国家规范

5.4.1 德国

5.5 允许使用的国家规范

5.5.1 美国

5.6 国家规范的比对

5.6.1 13.56 MHz时的转换

5.6.2 UHF频段的转换

第6章 编码与调制

6.1 基带编码

6.2 数字调制法

6.2.1 幅移键控(ASK)

6.2.2 二进制频移键控(2FSK)

6.2.3 二进制相移键控(2PSK)

6.2.4 副载波调制法

第7章 数据的完整性

7.1 校验和法

7.1.1 奇偶校验

7.1.2 纵向冗余校验(LRC)法

7.1.3 循环冗余校验(CRC)法

7.2 多路存取法--防碰撞法

7.2.1 空分多路法(SDMA)

7.2.2 频分多路法

7.2.3 时分多路法

7.2.4 防碰撞法举例

第8章 RFID系统的安全性

8.1 RFID系统受到的攻击

8.1.1 对应答器的攻击

8.1.2 对射频接口的攻击

8.2 加密防御措施

8.2.1 加密功能及加密系统的特点

8.2.2 加密协议

第9章 标准化

9.1 动物识别

9.1.1 ISO/IEC 11784--代码结构

9.1.2 ISO/IEC 11785--技术概念

9.1.3 ISO/IEC 14223--增强型应答器

9.2 非接触式智能卡

9.2.1 国际标准ISO/IEC 10536--紧耦合智能卡

9.2.2 ISO/IEC 14443-近耦合智能卡

9.2.3 ISO/IEC 15693--疏耦合智能卡

9.2.4 国际标准ISO 10373--识别卡的测试方法

9.3 ISO/IEC 69873--工具和夹具用的数据载体

9.4 ISO/IEC 10374--集装箱自动识别

9.5 德国工程师协会规范VDI 4470--货物安全系统

9.5.1 第1部分: 安检门系统的验收规范

9.5.2 第2部分: 灭活设备的检查规范

9.6 货物与商品管理

9.6.1 ISO/IEC 18000标准系列

9.6.2 GTAG倡议

9.6.3 电子产品编码全球化网络

9.6.4 EPCglobal UHF AI Class 1 Gen 2/ISO/IEC 180006 Type C/ISO/IEC 1800063

9.7 RFID标志

第10章 电子数据载体的结构

10.1 具有存储功能的应答器

10.1.1 高频接口

10.1.2 地址和安全逻辑

10.1.3 存储器结构

10.2 微处理器

10.2.1 双端口卡

10.3 存储器技术

10.3.1 RAM

10.3.2 EEPROM

10.3.3 FRAM

10.3.4 FRAM和EEPROM的性能比较

10.4 物理参数的测量

10.4.1 具有传感器功能的应答器

10.4.2 用微波应答器进行的测量

10.4.3 表面波应答器的传感器效应

第11章 读写器

11.1 应用系统中的数据流

11.2 读写器的组成

11.2.1 高频接口

11.2.2 控制单元

11.3 集成读写器IC卡

11.3.1 集成高频接口

11.3.2 单片读写器IC卡

11.4 电感耦合系统的天线连接

11.4.1 利用电流匹配连接

11.4.2 通过同轴电缆供电

11.4.3 品质因数Q的影响

11.5 读写器的结构形式

11.5.1 OEM读写器

11.5.2 工业用读写器

11.5.3 便携式读写器

11.6 近场通信

11.6.1 安全的NFC

第12章 RFID系统的测试技术

12.1 近场通信系统的高频测试技术

12.1.1 接触式测试技术

12.1.2 非接触式测试技术

12.1.3 对近场智能卡的选定测试项

12.1.4 近场读写器的测试项

第13章 应答器和非接触式智能卡的制造

13.1 集成电路(芯片)的制造

13.1.1 半导体材料

13.1.2 集成电路制作

13.1.3 集成电路的测试

13.1.4 硅片的锯切

13.1.5 供货形式

13.1.6 其他包装

13.2 天线制作

13.2.1 芯轴缠绕技术

13.2.2 空心线圈的缠绕技术

13.2.3 布线技术

13.2.4 丝网印刷工艺

13.2.5 蚀刻工艺

13.2.6 冲压技术

13.3 触点接通工艺

13.3.1 封装半导体芯片的触点接通工艺

13.3.2 未封装半导体芯片的触点接通技术

13.4 特殊结构

13.4.1 玻璃应答器

13.4.2 塑料卡片式应答器

13.4.3 制作嵌体(Inlay)

13.4.4 非接触式智能卡

13.4.5 电子标签

13.5 制作过程中的测试

13.5.1 工艺参数

13.5.2 高频参数的测试

13.5.3 对产品性能的测试

第14章 应用实例

14.1 非接触式智能卡

14.2 公共交通

14.2.1 状况

14.2.2 要求

14.2.3 RFID系统的好处

14.2.4 电子车票的收费模式

14.2.5 市场潜力

14.2.6 项目实例

14.3 非接触付费系统

14.3.1 万事达卡

14.3.2 运通支付卡

14.3.3 非接触维萨卡

14.3.4 ExxonMobil速通装置

14.4 近场通信(NFC)应用

14.5 电子护照

14.6 订滑雪票

14.7 门禁控制

14.7.1 在线系统

14.7.2 离线系统

14.7.3 应答器系统

14.8 交通系统

14.8.1 Eurobalise S21

14.8.2 国际集装箱运输

14.9 动物识别

14.9.1 家畜的饲养

14.9.2 信鸽竞赛

14.10电子闭锁防盗装置

14.10.1 闭锁防盗装置的功能

14.10.2 进展情况回顾

14.10.3 未来展望

14.11容器识别

14.11.1 储气瓶和化学容器

14.11.2 垃圾清除

14.12体育活动

14.13工业自动化

14.13.1 工具识别

14.13.2 工业化生产

14.14医学应用

第15章 补充资料

15.1 作者简介

15.2 联系地址、 协会和专业杂志

15.2.1 工业协会

15.2.2 专业杂志

15.2.3 射频识别系统的网址

15.3 相关的标准和规范

15.3.1 标准体系

15.3.2 标准列表

15.3.3 标准及规范的获取来源

15.4 印制电路板布线

15.4.1 符合ISO/IEC 14443标准的测试卡

15.4.2 场发生器线圈

15.4.3 13.56 MHz读写器

参考文献

本书全面综合了射频识别(RFID)技术基础资料，填补了RFID系统参考文献的一个空白，是一本面向实际应用的专业基础技术书籍。

本书主要介绍了RFID技术的工作原理、物理特性、数据传输技术的基本知识、国际标准与规范、编码与调制、数据的完整性与安全性、读写器与应答器的结构与制造、对RFID系统的各种攻击手段与防范措施、RFID测试技术以及RFID的各种应用案例等。

本书以贴近实际的具体项目为依托，将必须掌握的基本知识与项目设计和实施建立联系，将能力和技能培养贯穿其中。本书根据行业产业对人才的知识和技能要求，设计了7个项目:认识射频识别技术、125kHz物联网RFID应用系统设计--门禁系统、13.56MHz物联网RFID应用系统设计--公交收费系统、2.4GHz物联网RFID应用系统设计--ETC系统、物联网射频识别技术与应用系统硬件使用、物联网射频识别技术与应用系统软件使用、物联网RFID应用系统--学生拓展设计案例。根据项目的实施过程，将主要内容分成多个教学单元，将知识点和技能训练贯穿其中，使学生能在较短时间内达到掌握射频识别技术相关知识和技能的目的。各项目中的理论实践紧密结合，由浅到深，层层递进。