射频识别技术及应用 期中考试.docx

射频识别技术（RFID）是一种无线通信技术，用于自动识别和追踪物体。该技术基于射频信号，通过电磁场来传输数据，从而无需物理接触就能识别特定目标并获取相关数据。以下是一些关于RFID的基本知识点： 1. ISM频段：ISM频段是指国际上开放给工业、科学和医疗应用的无许可频段，允许设备在这些频段内工作，而不需取得特定的许可证。 2. 电感耦合与能量获取：在电感耦合的RFID系统中，无源电子标签通过近场耦合方式从读写器天线的近场中获取工作能量。 3. 电感耦合频率：常用的电感耦合频率是13.56MHz，这是我国第二代居民身份证采用的频段。 4. 电磁反向散射方式：这种技术主要使用ISM频段的433.92MHz、869.0MHz、915.0MHz、2.45GHz、5.8GHz等频率，其中2.45GHz位于微波频段低端，具有较强的穿透性、绕射性和传输距离。 5. 波长计算：根据电磁波传播速度公式，波长λ=速度/频率。在6.78MHz时，波长大约为50米。 6. 微波传播损耗：微波在自由空间中的传播损耗公式为L=10log(4πd/λ)^2，其中L是损耗，d是距离，λ是波长。损耗主要由距离和波长决定。 7. 视距传播原理：在微波频段，由于频率高，无线电波通常以视距方式进行传播。计算传播范围时需考虑视距传播原则。 8. 菲涅耳区域：在保持自由空间传播条件下，菲涅耳区域是信号传播的重要概念，确保在该区域内满足自由空间条件。 9. 衰落现象：衰落指信号强度随时间和空间的随机变化，包括快衰落和慢衰落，分别对应快速和缓慢的变化。 10. 表面波现象：电磁波在良导体表面衰减迅速，形成表面波，其衰减距离称为皮肤深度。 11. 天线类型：面状天线由金属片和金属接地板构成，适用于平面和非平面结构，可通过印刷电路技术制造。 12. 天线研究方法：天线研究可借助电磁场理论，通过计算、实验和仿真等方法进行。 13. 极化方式：固定位置的电子标签常采用线性极化，而未知方位的情况下多使用圆极化天线。 14. 阻抗匹配：芯片和天线的阻抗需匹配以实现最大功率传输。 15. 线圈天线尺寸：线圈最佳尺寸与其产生的磁场有关，如圆环形线圈，最大磁场与线圈尺寸成一定比例。 16. 尺寸决定因素：不论低频、高频或微波RFID，电子标签尺寸主要由工作频率决定。 17. 八木天线：这是一种由一个直接馈电的阵元和多个非直接馈电的阵元组成的天线，利用寄生效应工作。 18. 天线制作工艺：蚀刻法制作的天线精度高，使用寿命长，但工艺相对复杂。 19. 谐振电路：低频和高频RFID系统中，线圈与电容构成LC谐振电路；读写器采用串联LC电路，标签则采用并联LC电路。 20. 品质因数：品质因数描述谐振电路的特性，对于并联谐振电路Qp=ω0CR，串联谐振电路Qs=ω0L/R。 21. 信息传输技术：RFID标签向读写器的信息传输常用调制技术，包括ASK（幅度键控）和FSK（频率键控），其中FSK可以改变谐振状态。 计算及简答题： 1. 趋肤厚度计算涉及材料的电导率和频率，具体计算涉及复杂的公式。 2. RFID天线的一般要求包括：频率稳定性、增益、方向性、尺寸、成本、耐用性和环境适应性。 3. RFID天线设计步骤通常包括：需求分析、天线类型选择、参数计算、结构设计、原型制作和测试优化。 4. 高频RFID天线尺寸与工作频率密切相关，半波对称振子天线的长度为λ/2，需根据27.125MHz计算。高频RFID适合采用半波对称振子天线，因为它们能提供良好的辐射效率和覆盖范围。 5. 微波RFID采用弯曲偶极子天线是因为它们能在有限空间内提供良好的辐射模式和宽频带性能。设计特点包括弯曲结构以减小天线尺寸，同时保持有效的辐射特性。 6. 读写器天线电路要求高效能量传输和接收能力，标签天线电路则需要高灵敏度和低功耗。 7. 接入调制电阻后，谐振回路的阻抗发生变化，导致电压下降。这是因为调制电阻改变了谐振电路的等效负载，降低了谐振电路的品质因数。 以上是对RFID技术及其应用的部分知识点的详细说明，涵盖了RFID系统的组成部分、工作原理、天线设计、信号传输和调制技术等方面。