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[摘 要]射频识别是一种利用无线电射频信号实现物体识别的非接触式自动识别技术。射频识别设备是通过射频信号自动识别RFID标签并获取相关数据，识别工作无须人工参与，可工作于各种恶劣环境。本文首先对射频识别技术的基本情况进行了详细介绍，进而对微带天线射频识别技术做了相关探讨。
[关键词]微带天线；射频识别；工作原理；协议设计
中图分类号：TP391.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0260-01
一、对射频识别技术的概述
射频识别，英文为Radio Frequency Identification，简称为RFID，是非接触的自动识别技术。RFID技术兴起于20世纪80年代，由于超大集成电路技术的发展90 年代才进入实用化阶段。RFID系统采用了无线电与雷达技术，数据交换不是 通过电流的触点接通而是通过电场与磁场，即通过无线的方式通信。与其他的识 别方式相，RFID技术能对移动的多个项目进行识别，因而应用更广泛。RFID技术的实现主要由以下三个部分组成：存储信息的应答器（电子标签）、标签读写器、后台数据库处理系统。RFID的关键技术着眼点在于采用什么技术来实现标签信息的可靠读出。射频识别技术作为作为一种新兴的自动识别技术，在中国很快普及。我国射频识别产品的市场是非常巨大的，射频技术被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域：汽车、火车等交通监控、高速公路自动收费系统、停车场管理系统、物品管理、流水线生产自动化、安全出入检查、仓储管理、动物管理、车辆防盗等等。
二、微带天线作用分析
射频识别卡天线主要用于接收射频识别卡的射频能量及信息，并发射射频识 别卡的相关信息。发射时把高频电流转换成电磁波，接收时把电磁波转换为高频电流，射频识别卡和读写器是通过天线进行数据交换的。天线作为通信系统的重要组成部分，其性能的好坏直接影响通信系统的指标，在选择天线时必须首先注重其性能，第一是选择天线类型；第二是选择天线的电气性能。选择天线类型的意义是所选天线的方向图是否符合系统设计中电波覆盖的要求，选择天线电气性能的要求是选择天线的频率带宽、增益等电气指标是否符合系统设计要求。按照RFID系统的工作方式或工作频段不同，射频识别卡的天线一般可分为近场感应线圈天线和远场辐射天线。
由于RFID卡的廉价、尺寸限制使得一般的天线如：螺旋天线、喇叭天线、反射面天线等都不合适，廉价、剖面低、重量轻、体积小、易共形、易制作的微带天线成为更好的选择。微带天线又称为印刷振子或印刷偶极子是微带天线中除了微带贴片外的又一类微带辐射元。对微带天线的主要封装方式就是平面介质加盖。因此封装特性考察的主要内 容就是不同形状、不同厚度、不同介电常数的介质平面对于微带天线性能的影响，或者进一步地考虑两层以上介质的平面封装模型。为了保持接收信号的稳定，终端功率控制方案也是一项关键技术。
三、射频识别系统的分类
1.按作用距离的远近来分类
（1）密耦合。具有很小作用距离的射频识别系统。典型的范围从0 到1cm这种系统称为密耦合系统，即紧密耦合系统。必须把应答器插入读写器中，或者放置在读写器为此设定的表面上。
（2）遥耦合。把写和读的作用距离1cm至1m的系统称作遥耦合系统。所有遥耦合系统在读写器和应答器之间都是电感磁耦合。遥耦合中又分为近耦合（典型距离为15cm）和远耦合（大约距离为1m）。
（3）远距离系统。远距离系统典型的作用距离是从1m到10m，个别的系统也有更远的作用距离。所有远距离系统都是在微波范围内用电磁波工作的，发送频率通常为2.45GHz。
2.按系统的性能分类
按数据载体的存储能力、处理速度、作用距离和密码功能等分类，射频识别 系统可从低档到高档构成整个谱系。
3.射频识别系统协议和频率
对射频识别系统来说，最主要的频率在0～135kHz以及ISM（Industrial-Scientific-Medical）频率6.78MHz、13.56MHz、27.125MHz、40.68MHz、433.92MHz、869.0MHz、915.0MHz、2.45GHz、5.8GHz和24.125GHz。
频率13.553MHz～13.567MHz 处于短波范围，在这个频率范围内的传播条件允许昼夜横贯大陆联系。该频率范围的使用者是不同类别的无线电服务机构，例如新闻机构和电信机构。在这个频率范围内，除了电感射频识别系统，其他的ISM应用有遥控系统、远距离控制模型系统、演示无线电设备和传呼机。
四、RFID系统的工作原理
电子标签进入磁场后，如果接收到阅读器发出的特殊射频信号就能凭借感应电流所获得能量发出存储在芯片中的产品信息（无源标签或被动标签）或者主动发送某一频率信号（有源标签或主动标签）阅读器读取信息并解码后，送RFID系统的识读过程。阅读器将设定数据的无线电载波信号经过发射天线向外发射。当射频标签进入发射天线的工作区时，射频标签被激活后即将自身信息代码经天线发射出去。系统的接收天线接收到射频标签发出的载波信号，经天线的调制器传给读写器，读写器对接收到的信号进行解调、解码，送后台电脑控制器。计算机控制器根据逻辑运算判断射频标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构的动作。从而完成有关信息查询、统计、管理等功能。RFID可以极快的速度在阅读器和电子标签之间采集和交换数据：具有智能读写及加密通信的能力，唯一性密码，极强的信息保密性，这对于军队保密等要求准确、快速、安全、可控提供了切实可行的技术途径。无论我们使用的各类系统、收发公文处于任何环节，相关人员都可以实时掌握其信息和状态。
五、RFID技术身份识别系统认证协议设计
无线射频技术的安全性至关重要，因此读卡器和电子标签之间的认证流程和通信安全性需要特别设计，本文采取的认证机制运用了读卡器和标签的互相认证。在这种认证机制中，读卡器与电子标签卡在出厂设置时都会存储一个公共的认证密钥K，并认为这个公钥是安全的，此公钥用于计算随机通信密钥，每次通信交易的密钥都会有所区别，无法被其他设备所复制。
鉴别机制的执行过程如下：
（1）读卡器向射频卡发送认证请求命令。
（2）信息卡返回初步认证数据。
（3）读卡器接收响应后，产生随机数A并且和公共密钥K加密运算用形成公钥信息发送给射频卡。
（4）信息卡接收到读卡器的公钥与已有的公钥比较，相同则解密随机数A并产生随机数B，用公共密钥和B进行加密形成二次认证数据发送给读卡器；不相同则认证失败。
（5）读卡器成功接收后将接收的二次验证信息利用随机数B运算产生的数据再一次发送给信息卡，并用公共密鑰解密，解析出随机数A′并与之前的随机数A对比，相同则认证成功；否则认证失败。
结论
RFID射频识别是一种非接触式的新型认证技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。作为身份认证技术非常合适，以后会在更多的领域得到应用推广。
参考文献
[1] 杨庆霞，刘哲.射频识别（RFID）技术趋势与展望[J].学术理论与探索，2013（04）：23.
[2] 冯新亮，顾伟.解析无线射频（RFID）技术[J].学术理论与探索，2012（06）：15.
[3] 刘元奇，李雅琦.射频识别识别系统及应用前景[J].城市建设理论研究，2012（03）：06.
[4]于广威，何文才.基于RFID技术的身份识别系统设计与实现[J].通信技术，2010，43（04）：106-108.
[关键词]微带天线；射频识别；工作原理；协议设计
中图分类号：TP391.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0260-01
一、对射频识别技术的概述
射频识别，英文为Radio Frequency Identification，简称为RFID，是非接触的自动识别技术。RFID技术兴起于20世纪80年代，由于超大集成电路技术的发展90 年代才进入实用化阶段。RFID系统采用了无线电与雷达技术，数据交换不是 通过电流的触点接通而是通过电场与磁场，即通过无线的方式通信。与其他的识 别方式相，RFID技术能对移动的多个项目进行识别，因而应用更广泛。RFID技术的实现主要由以下三个部分组成：存储信息的应答器（电子标签）、标签读写器、后台数据库处理系统。RFID的关键技术着眼点在于采用什么技术来实现标签信息的可靠读出。射频识别技术作为作为一种新兴的自动识别技术，在中国很快普及。我国射频识别产品的市场是非常巨大的，射频技术被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域：汽车、火车等交通监控、高速公路自动收费系统、停车场管理系统、物品管理、流水线生产自动化、安全出入检查、仓储管理、动物管理、车辆防盗等等。
二、微带天线作用分析
射频识别卡天线主要用于接收射频识别卡的射频能量及信息，并发射射频识 别卡的相关信息。发射时把高频电流转换成电磁波，接收时把电磁波转换为高频电流，射频识别卡和读写器是通过天线进行数据交换的。天线作为通信系统的重要组成部分，其性能的好坏直接影响通信系统的指标，在选择天线时必须首先注重其性能，第一是选择天线类型；第二是选择天线的电气性能。选择天线类型的意义是所选天线的方向图是否符合系统设计中电波覆盖的要求，选择天线电气性能的要求是选择天线的频率带宽、增益等电气指标是否符合系统设计要求。按照RFID系统的工作方式或工作频段不同，射频识别卡的天线一般可分为近场感应线圈天线和远场辐射天线。
由于RFID卡的廉价、尺寸限制使得一般的天线如：螺旋天线、喇叭天线、反射面天线等都不合适，廉价、剖面低、重量轻、体积小、易共形、易制作的微带天线成为更好的选择。微带天线又称为印刷振子或印刷偶极子是微带天线中除了微带贴片外的又一类微带辐射元。对微带天线的主要封装方式就是平面介质加盖。因此封装特性考察的主要内 容就是不同形状、不同厚度、不同介电常数的介质平面对于微带天线性能的影响，或者进一步地考虑两层以上介质的平面封装模型。为了保持接收信号的稳定，终端功率控制方案也是一项关键技术。
三、射频识别系统的分类
1.按作用距离的远近来分类
（1）密耦合。具有很小作用距离的射频识别系统。典型的范围从0 到1cm这种系统称为密耦合系统，即紧密耦合系统。必须把应答器插入读写器中，或者放置在读写器为此设定的表面上。
（2）遥耦合。把写和读的作用距离1cm至1m的系统称作遥耦合系统。所有遥耦合系统在读写器和应答器之间都是电感磁耦合。遥耦合中又分为近耦合（典型距离为15cm）和远耦合（大约距离为1m）。
（3）远距离系统。远距离系统典型的作用距离是从1m到10m，个别的系统也有更远的作用距离。所有远距离系统都是在微波范围内用电磁波工作的，发送频率通常为2.45GHz。
2.按系统的性能分类
按数据载体的存储能力、处理速度、作用距离和密码功能等分类，射频识别 系统可从低档到高档构成整个谱系。
3.射频识别系统协议和频率
对射频识别系统来说，最主要的频率在0～135kHz以及ISM（Industrial-Scientific-Medical）频率6.78MHz、13.56MHz、27.125MHz、40.68MHz、433.92MHz、869.0MHz、915.0MHz、2.45GHz、5.8GHz和24.125GHz。
频率13.553MHz～13.567MHz 处于短波范围，在这个频率范围内的传播条件允许昼夜横贯大陆联系。该频率范围的使用者是不同类别的无线电服务机构，例如新闻机构和电信机构。在这个频率范围内，除了电感射频识别系统，其他的ISM应用有遥控系统、远距离控制模型系统、演示无线电设备和传呼机。
四、RFID系统的工作原理
电子标签进入磁场后，如果接收到阅读器发出的特殊射频信号就能凭借感应电流所获得能量发出存储在芯片中的产品信息（无源标签或被动标签）或者主动发送某一频率信号（有源标签或主动标签）阅读器读取信息并解码后，送RFID系统的识读过程。阅读器将设定数据的无线电载波信号经过发射天线向外发射。当射频标签进入发射天线的工作区时，射频标签被激活后即将自身信息代码经天线发射出去。系统的接收天线接收到射频标签发出的载波信号，经天线的调制器传给读写器，读写器对接收到的信号进行解调、解码，送后台电脑控制器。计算机控制器根据逻辑运算判断射频标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构的动作。从而完成有关信息查询、统计、管理等功能。RFID可以极快的速度在阅读器和电子标签之间采集和交换数据：具有智能读写及加密通信的能力，唯一性密码，极强的信息保密性，这对于军队保密等要求准确、快速、安全、可控提供了切实可行的技术途径。无论我们使用的各类系统、收发公文处于任何环节，相关人员都可以实时掌握其信息和状态。
五、RFID技术身份识别系统认证协议设计
无线射频技术的安全性至关重要，因此读卡器和电子标签之间的认证流程和通信安全性需要特别设计，本文采取的认证机制运用了读卡器和标签的互相认证。在这种认证机制中，读卡器与电子标签卡在出厂设置时都会存储一个公共的认证密钥K，并认为这个公钥是安全的，此公钥用于计算随机通信密钥，每次通信交易的密钥都会有所区别，无法被其他设备所复制。
鉴别机制的执行过程如下：
（1）读卡器向射频卡发送认证请求命令。
（2）信息卡返回初步认证数据。
（3）读卡器接收响应后，产生随机数A并且和公共密钥K加密运算用形成公钥信息发送给射频卡。
（4）信息卡接收到读卡器的公钥与已有的公钥比较，相同则解密随机数A并产生随机数B，用公共密钥和B进行加密形成二次认证数据发送给读卡器；不相同则认证失败。
（5）读卡器成功接收后将接收的二次验证信息利用随机数B运算产生的数据再一次发送给信息卡，并用公共密鑰解密，解析出随机数A′并与之前的随机数A对比，相同则认证成功；否则认证失败。
结论
RFID射频识别是一种非接触式的新型认证技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。作为身份认证技术非常合适，以后会在更多的领域得到应用推广。
参考文献
[1] 杨庆霞，刘哲.射频识别（RFID）技术趋势与展望[J].学术理论与探索，2013（04）：23.
[2] 冯新亮，顾伟.解析无线射频（RFID）技术[J].学术理论与探索，2012（06）：15.
[3] 刘元奇，李雅琦.射频识别识别系统及应用前景[J].城市建设理论研究，2012（03）：06.
[4]于广威，何文才.基于RFID技术的身份识别系统设计与实现[J].通信技术，2010，43（04）：106-108.