RFID原理与技术期末考试题库.docx
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RFID原理与技术期末考试题库
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第一章传输线理论
一、填空题
1.根据基尔霍夫电压定律得到的方程
中，ΔZ表示什么含义：
因为方程中的量都是分布量，所以需要乘上长度ΔZ。
2.一般传输线方程的通解是
，
阻抗、导纳的含义是什么
阻抗：
在具有电阻、电感和电容的电路里，对电路中的电流所起的阻碍作用叫做阻抗。
导纳：
用来描述交流电通过电路或系统时的困难程度。
根据基尔霍夫电压定律和电流定律写出一般传输线方程通解的推导
电压定律：
（1）
电流定律：
（2）
（1）式两端对Z求导，并利用
（2）得：
同理，
（2）式两边对Z求导，并利用
（1）得：
解（3）、（4）得
第二章天线基础
一、填空题
1.串联正弦交流电路发生谐振的条件是（UL=UC，即XL=XC），谐振时的谐振频率品质因数Q=（XL/R），串联谐振又称为（电压谐振）。
2.在发生串联谐振时，电路中的感抗与容抗（相等），此时电路中的阻抗最（小），电流最（大），总阻抗Z=（R）。
3.在一RLC串联正弦交流电中，用电压表测得电阻、电感、电容上电压均为10V，用电流表测得电流为10A，此电路中R=（1欧），P=（100w），Q=（0var），S=（100VA）。
4.谐振发生时，电路中的角频率w0=（1/
，f0=（1/2
）。
第三章天线基础
一、选择题
1.半波振子天线的长度为（A）
A、λ/4B、3λ/4C、λ/2D、λ
2.在弯折线偶极子天线中，当天线弯折次数n增多、弯折高度h增加或者弯折角а增大后，天线的谐振频率（C）
A、不变B、增大C、降低D、不能确定
【解析】随着折弯次数n的增大，由于臂长不变，则天线长度增大，波长也随之增大，因此谐振频率减小
二、填空题
5..已知天线的辐射功率为P∑=30W，且损耗功率为PL=5W。
则天线输入功率：
30+5=35w;效率:
30÷35≈0.857。
6.用天线的辐射电阻P∑来度量天线辐射功率的能力，即辐射电阻越大天线的辐射能力越强。
7.天线辐射最强的方向所在波瓣称为主瓣，其宽度是衡量天线最大辐射区域尖锐程度的物理量。
8.波瓣宽度越宽，方向性越差作用距离越近抗干扰能力越弱但是天线的覆盖范围越大。
9.微带天线具有三类馈电方式，分别为微带传输线馈电、同轴线探针馈电和耦合馈电。
10.天线的种类很多，可以按照多种方式进行分类，其中按照波段可将天线分为：
长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线、微波天线。
11.弯折偶极子天线的谐振特性主要受弯折次数、弯折高度和弯折角度等物理特性的影响。
简述RFID系统中，读写器与标签之间是怎样进行无线通信的。
在RFID系统中，读写器产生高频振荡能量，经过传输线传输到发射天线，然后以电磁波形式向预定方向辐射。
接收天线则将接收到的电磁波能量通过馈线送到标签，完成无线电波传输的过程。
微带天线的定义、分类，以及其各自的特点。
微带天线在一个薄介质基片上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面用光刻腐蚀方法制成一定形状的金属贴片，利用微带线或同轴探针对贴片馈电构成的天线。
微带天线依结构分为四种类型：
微带贴片天线、微带振子天线、微带行波天线和微带缝隙天线。
（1）微带贴片天线通过贴片和地板上的电流或等效为贴片四周与地板之间的缝隙上分布的等效磁流来辐射能量。
（2）微带振子与其下方的微带馈线有一部分相互交叠从而耦合能量，调整此交叠部分的面积从而改变馈线与微带振子的耦合量便可以调整天线谐振时的输入阻抗。
（3）微带行波天线是利用微带线的形变（如弯曲、拐角等），由微带线的不连续点或弯曲点来形成辐射。
它们一般都端接匹配负载，沿线传输行波，故又被称为微带行波天线，其波瓣可以指向从端射到边射的任一方向。
（4）微带缝隙天线的优点是能产生双向或者单向方向图。
在微带天线的设计中，采用贴片和缝隙的组合结构，这就额外增添了一个自由度。
沿着微带馈线一边排列的导带和缝隙的组合可产生圆极化辐射场。
微带缝隙天线能产生所希望获得的极化，且对制造公差的敏感度比微带贴片天线要低。
微带天线的定义、分类，以及其各自的特点。
1.体积小、剖面低、重量轻、易于与载体共形；
2.成本低、易于批量生产，可方便地与馈电网络、器件和微带电路集成；
3.散射截面小、波瓣宽；易于实现线极化、圆极化、双极化和双频段工作；
5.效率低、功率容量低（<100W）、高Q值（有时甚至超过100）、频带窄（典型值只有百分之零点几或至多百分之几）
简述偶极子天线的长度与波长之间的关系。
天线的长短和波长成正比，与频率成反比，频率越高，波长越短，天线越短。
当天线的长度等于1/2波长或者1/4波长时，此时在保证全方向辐射的情况下，不出现副瓣，发生谐振，天线的发射和接收转换效率最高。
长度接近1/2波长的对称振子天线也叫做半波天线。
简述弯折偶极子天线相比直线形偶极子天线的优点
答：
弯折偶极子天线通过延长天线表面的电流路径，从而降低天线的谐振频率，降低副瓣，增强在振子对称轴方向的辐射，从而得到比直线振子高的增益。
有利于RFID标签的小型化发展。
现有一微带贴片天线，求有效长度
如图，W=10cm,该贴片的厚度为5cm,长度L=20cm，ΔL=4cm,求其贴片的有效长度及尺寸（有效介电常数为0.3）
参考答案：
有效长度Le=L+2ΔL=28cm
尺寸ΔL/h=
0.412[（εre+0.3）（W/h+0.264）]/[εre-0.258）（W/h+0.8）]
=4.76
求一半波振子天线长度以及平均特性阻抗。
有一半波振子工作在λ=50m,振子半径a=2mm。
求其天线长度以及平均特性阻抗。
半波振子L=λ/4=12.5m;辐射电阻为73.1Ω
平均特性阻抗：
第四章RFID系统概论
一、选择题
3.下列不属于二维码类别的是（D）
A.线性堆叠二维码B.矩阵二维码C.邮政码D.物流二维码
4.在QRcode中，L级的纠错能力可以纠错多少数据码字（A）
A.7%B.15%C.25%D.30%
自动识别技术的分类有哪些？
答：
光符号识别技术、语音识别技术、生物计量识别技术、IC卡技术、条形码技术、射频识别（RFID）技术
什么是ISBN条形码？
新版ISBN码由几位数字组成？
国际标准书号，简称ISBN，是专门为识别图书等文献而设计的国际编号。
新版ISBN码由13位数字组成。
请根据下图简述条形码识别的原理。
答，由于不同颜色的物体，其反射的可见光的波长不同，白色物体能反射各种波长的可见光，黑色物体则能吸收各种波长的可见光，所以当条形码扫描器光源发出的光经光阑及凸透镜1后，照射到黑白相间的条形码上时，反射光经透镜2聚焦后，照射到光电转换器上，于是光电转换器接收到与白条和黑条相应的强弱不同的反射光信号，并转换成相应的电信号输出到整形放大电路，整形电路把模拟信号转化成数字电信号，再经译码接口电路译成数字信息。
条形码和二维码组成结构上有什么不同？
条形码相较于二维码的优缺点是什么？
条形码（barcode）是将宽度不等的多个黑条和空白，按一定的编码规则排列，以表达一组信息的图形标识符。
常见条形码是由反射率相差很大的黑条（简称条）和白条（简称空）排成的平行线图案。
二维条码/二维码（2-dimensionalbarcode）是用某种特定的几何图形按一定规律在平面分布的黑白相间的图形记录数据符号信息；
条形码的优点：
技术成熟、使用广泛、设备成本低廉
条形码的缺点：
信息量少、只支持英文或数字、需与电脑数据库结合
13位ISBN码的组成结构是什么？
答：
978+组号+出版社号+书名号+校验号
现阶段二维码的主要用途，二维码可以包含哪些类型的数据？
二维码现在广泛用于物流货品追踪，商业推广，电子身份识别防伪等服务
二维码可以包含，字母，数字，字符，片假名，中文，图片声音等数据。
请比较一维条形码与二维条形码的特点。
答：
一维条形码特点：
1、可直接显示内容为英文、数字、简单符号；
2、贮存数据不多，主要依靠计算机中的关联数据库：
3、保密性能不高；
4、损污后可读性差。
二维条形码特点：
1、可直接显示英文、中文、数字、符号、图型；
2、贮存数据量大，可存放1K字符，可用扫描仪直接读取内容，无需另接数据库；
3、保密性高（可加密），
4、安全级别最高时，损污50%仍可读取完整信息。
简述二维码与条形码的关系，区别，优缺点
二维码是条形码的一个分支，二维码具有较高的容错率，信息量比传统条形码更大，种类更多，缺点在于对读取设备要求较高。
画出QR码的寻像图形，并写出模块化宽度比
请从信息容量、信息读写方式、保密性、抗干扰性、寿命、成本等方面比较条码技术、IC卡技术与RFID技术。
信息容量
读写性
读写方式
保密性
抗干扰性
寿命
成本
条码
较小
只读
激光扫描
差
差
短
低
IC卡
大
可读写
电擦除/写入
好
好
长
最高
RFID
大
可读写
无线通信
较好
很好
最长
高
请简述RFID技术所具有的的优点。
答：
体积小且形状多样：
RFID标签在读取上并不受尺寸大小与形状限制，不需要为了读取精度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。
耐环境性：
纸张容易被污染而影响识别。
但RFID对水、油等物质却有极强的抗污性。
另外，即使在黑暗的环境中，RFID标签也能够被读取。
可重复使用：
标签具有读写功能，电子数据可反复覆盖，因此可以被回收而重复用。
穿透性强：
标签在被纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质包裹的情况下也可以进行穿透性通讯。
数据安全性：
标签内的数据通过循环冗余校验的方法来保证标签发送的数据准确性。
请简述低频标签的优缺点。
低频标签的主要优势体现在：
标签芯片一般采用普通的CMOS工艺，具有省电、廉价的特点；工作频率不受无线电频率管制约束；可以穿透水、有机组织、木材等；非常适合近距离的、低速度的、数据量要求较少的识别应用等。
低频标签的劣势主要体现在：
标签存贮数据量较少；只能适合低速、近距离识别应用；与高频标签相比，标签天线匝数更多，成本更高一些。
第五章电子标签
MifareS50卡和MifareS70卡有那些不同
存储容量：
S50卡可以存储1K大小的数据，而S70卡可以存储4K大小的数据存储结构：
S50卡将1K的大小划分为相等的16个扇区，每个扇区又划分为相等的4个块；S70卡将4K的大小划分为40个扇区，其中前32个扇区划分为同S50大小的4个块，后8个扇区每一块都划分为16个块
ATQA不同：
读卡器在读卡之后，S50返回的卡类型为：
0004H，S70返回的卡类型为：
0002H
若数据块全是数值块类型，一张MifareS50卡可存多少字节的内容？
根据MF1卡的存储结构，我们可以知道：
一个扇区有三个数据块加上一个尾块，由于第0扇区的第0块被厂商写入只读的保留信息，因此可写的区块有：
16×3−1=47块。
一个数据块大小为16字节，但是由于题目要求使用数值块，因此一个块实际使用的存储空间为4字节，所以可以存储188b的内容
每个扇区的尾块（控制块）中存储了一些包括密钥之类的信息，阅读下表，结合上课内容，分析S70卡的安全。
从表中可以看到：
密码A始终无法读取，在拥有密码A和密码B的情况之下是可以写的；密码B在拥有密码A的情况下是可以被读取的。
因此：
单独知晓密码B是一定无法读取密码A，而无法读取数据块的。
在单独知晓密码A的情况下，如果存取控制的要求不是很严谨是可以直接读取密码B的。
因此，密码A的安全就是S70卡安全性的重中之重。
但是由于S70卡使用不公开的cryptol加密方法，没有经过大量黑客的检验，而且自2007年以来，人们逐渐的破解了该加密方法，是的任意的扇区的KeyA可以在300次的查询之内取得，因此S70卡并不是十分安全。
第六章RFID读写器
一、选择题
1.下列哪一项不是低频RFID系统的特点？
（A）
A、它遵循的通信协议是ISO18000-3
B、它采用标准CMOS工艺，技术简单
C、它的通信速度低
D、它的识别距离短（<10cm）
【解析】低频RFID系统遵循的通信协议是ISO18000-2，高频RFID系统遵循的通信协议是ISO18000-3。
2.读写器中负责将读写器中的电流信号转换成射频载波信号并发送给电子标签，或者接收标签发送过来的射频载波信号并将其转化为电流信号的设备是（B）
A、射频模块B、天线C、读写模块D、控制模块
二、填空题
1.典型的读写器终端一般由天线、射频模块、逻辑控制模块三部分构成。
2.读写器的主要作用是：
___通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作__。
3.随着RFID技术的不断发展，越来越多的应用对RFID系统的读写器也提出了更高的要求，未来的读写器也将朝着多功能、小型化、便携式、嵌入式、模块化的方向发展。
4.读写器之所以非常重要，这是由它的功能所决定的，它的主要功能有与电子标签通信、标签供能、多标签识别、移动目标识别。
5.读写器与标签之间进行双向（单向/双向）通信。
6.高频读写器的工作频段是：
_13.56Mhz_。
高频读写器具有防冲撞特性，可以读取多个电子标签。
7.高频读写器按照遵从的协议基本可以分为两类读写器：
_ISO/IEC14443读写器_和_ISO/IEC15693协议读写器__
8.ISO/IEC14443_近耦合__（近耦合/疏耦合）IC卡，最大的读取距离为__10_cm。
ISO/IEC15693___疏耦合__（近耦合/疏耦合）IC卡，最大的读取距离为_1__m。
9.高频读写器的应用有：
_一卡通_、_门禁考勤_、_二代身份证_、_生产自动化_。
请简述读写器中天线的功能。
读写器的天线是发射和接收射频载波信号的设备；
主要负责将读写器中的电流信号转换成射频载波信号并发送给电子标签，或者接收标签发送过来的射频载波信号并将其转化为电流信号，即电流信号和射频载波信号的互换）
请简述一下读写器与电子标签和计算机之间的交互过程。
读写器通过天线发送一定频率的射频信号，当电子标签进入设定工作距离时，向读写器发送自身编码等信息，读写器将数据信息送到计算机进行处理，计算机向控制器发送控制指令。
射频接口模块中“时钟发生器”起什么作用？
产生稳定间隔且持续不断的电压脉冲作为工作时钟，使模块中各部件均随着时钟信号来同步运行。
根据U2270B构成的读写器框图简述学生考勤系统的工作原理。
学生考勤系统中，标签由卡片构成，读卡器由基站芯片U2270B及其支撑电路、主控芯片MCU（MainComputationalUnit）及其支撑电路、外围接口电路（键盘、液晶、时钟和串口模块）构成。
1.平时，MCU工作于低功耗状态，标签因为没有能量而处于休眠状态；
2.当按下键盘上的工作按钮时，MCU被换醒，同时激活U2270B开始工作，U2270B的两个天线端子通过线圈将能量传输给外界；
3.当有标签靠近读写器的线圈时，标签获得能量开始工作，并将其内部存储的信息发送到U2270B的输入端。
U2270B经过转换后再将信息发送给MCU，MCU接收到信息后将其转换成可识别的数据，再将其送至液晶屏幕显示。
简述基于低频RFID的汽车防盗系统的工作原理
本系统中的硬件电路主要选择了电子标签、读写电路（采用芯片U2270B）、单片机（AT89S51）、语音报警电路、电源监控电路、存储接口电路和汽车发动机电子点火系统。
一个典型的汽车防盗系统由电子标签和读写器两部分组成。
汽车防盗装置的基本原理是将汽车启动的机械钥匙与电子标签相结合，即将小型电子标签直接装入到钥匙把手内，当一个具有正确识别码的钥匙插入点火开关后，汽车才能用正确的方式进行启动。
第七章编码与调制
一、选择题
1.若原始信息为101101100，其CRC校验使用的是生成多项式G（x）=x^4+x^2+1，如果收到的信息码为_（A）__,则说明没有发生CRC错误。
A.1010001000101B.1011000010001
C.1111101111001D.1111111111000
2.下列调制方法中，抗干扰性能最好的调制方法是（C）
A.振幅键控B.频移键控C.相移键控D.一样好
3.绝大多数射频识别系统的耦合方式是（A）
A、电感耦合式B、电磁反向散射耦合式C、负载耦合式D、反向散射调制式
4.RFID系统的电感耦合方式可以分为（A、C）
A、密耦合系统B、疏耦合系统C、遥耦合系统D、近耦合系统
5.目前低成本射频识别系统的主流是（C）
A、密耦合系统B、疏耦合系统C、遥耦合系统D、近耦合系统
6.电磁反向散射这种通信方式利用的是（B）
A、电磁能B、电磁场C、电磁感应D、电能
二、填空题
1.1.如果CRC生成多项式为G（x）=x^4+x+1,信息码字为10110，则计算出的CRC校验码是1111。
2.若原始信息为101101100，其CRC校验使用的是生成多项式G（x）=x^4+x^2+1,那么校验码的位数是4,除数的位数是3。
3.如果采用CRC进行校验，将校验码添加到原来信息码之后，再根据生成多项式进行模2除，那么其余数应该是。
4.RFID系统的耦合方式可以分为电感耦合和电磁反向散射耦合电感耦合系统中，电阻负载调制通过对读写器电压调控，最终完成信息的传输。
5.电感耦合的原理是电磁感应原理，电磁反射应用的是电磁波的空间传播规律。
6.功率放大器的功率增益指的是输出功率与输入功率之比，单位是分贝。
7.震荡器的类型有晶体管振荡器、二极管振荡器、介质谐振器振荡器。
答：
晶体管振荡器、二极管振荡器、介质谐振器振荡器。
8.组成低通滤波器的电子元件包括：
电容，电感，电阻。
9.目前国际上广泛采用的频率分布于4种波段，低频、高频、超高频和微波。
它们的典型工作频率分别是125KHz、13.54MHz、850MHz～910MFz和2.45GHz。
10.动物识别是低频标签的典型应用，中频标签的典型应用有电子车票、电子闭锁防盗小区物业管理。
（电子车票、电子闭锁防盗、小区物业管理、大厦门禁系统，回答任意三种即可）。
11.RFID在低频段（100MHz以下）工作是基于电感耦合，在高频段（400MHz以上）工作是基于电磁反向散射耦合。
通信系统中为什么要进行调制和解调？
调制的分类方法有哪些？
答：
调制器用于改变高频载波信号，使得载波信号的振幅、频率或相位与要发送的基带信号相关。
解调器的作用则是解调获取到的信号，以重现基带信号。
调制的分类方法包括振幅键控、频移键控、相移键控和副载波调制。
指出下图描述分别是哪种调制方式，简述这三种调制方式的特点。
分别为ASK，FSK和PSK。
ASK:
即按载波的幅度受到数字数据的调制而取不同的值，例如对应二进制0，载波振幅为0；对应二进制1，载波振幅为1。
调幅技术实现起来简单，但容易受增益变化的影响，是一种低效的调制技术。
FSK:
即按数字数据的值（0或1）调制载波的频率。
例如对应二进制0的载波频率为F1，而对应二进制1的载波频率为F2。
该技术抗干扰性能好，但占用带宽较大。
在电话线路上，使用FSK可以实现全双工操作，通常可达到1200bps的速率。
PSK:
即按数字数据的值调制载波相位。
例如用180相移表示1，用0相移表示0。
这种调制技术抗干扰性能最好，且相位的变化也可以作为定时信息来同步发送机和接收机的时钟，并对传输速率起到加倍的作用。
什么是副载波调制，副载波调制在RFID系统中起什么作用
副载波调制是指首先把信号调制在载波1上，出于某种原因，决定对这个结果再进行一次调制，于是用这个结果去调制另外一个频率更高的载波2。
副载波调制在RFID中起到通信，供电的作用。
简述上变频和下变频？
上变频就是把基带信号调制到一个载波上，或者把调制在低频载波上的信号变换到高频载波上，下变频刚好反过来，将一个高频信号变为一个低频的信号。
上变频一般应用于调制电路中，下变频一般应用于解调电路。
为何反向不归零编码不用于实际传输？
1）.存在直流分量，信道一般难以传输零频附近的频率分量。
2）.接收端判决门限与信号功率有关，使用不方便。
3）.不能直接用来提取位同步信号，因为NRZ中不含有位同步信号频率成分。
4）.要求传输线中有一根接地。
曼彻斯特码如何检测数据传输中的错误？
当多个电子标签同时发送数据位有不同时，接收的上升边和下降边互相抵消，
导致在整个位长度副载波信号是不跳变的，改状态是不允许的，可判断为发生碰撞。
给定数据为00110110，求画出修正密勒编码后的波形图
信源编码的作用是什么？
答：
设法减少码元数目和降低码元速率，即通常所说的数据压缩；作用之二是将信源的模拟信号转化成数字信号，以实现模拟信号的数字化传输。
差分曼彻斯特码的编码规则与引进原因
答：
在信号位开始时不改变信号极性，表示逻辑"1" ，在信号位开始时改变信号极性，表示逻辑"0"。
差分曼切斯特编码比曼切斯特编码的变化要少，因此更适合与传输高速的信息，被广泛用于宽带高速网中。
RFID电磁反向散射耦合
读写器天线辐射出的电磁波到达射频天线表面后形成反射回波，反射回波再被读写器天线所接收，从而达到传达信息的目的。
简述电感耦合系统下阅读器向应答器提供能量的过程
当交变磁场通过阅读器线圈时，线圈上会产生感应电压，并在线圈中产生感应电流，当应答器进入阅读器产生的交变磁场时，应答器的电感线圈上就会产生感应电压，从而获得阅读器提供的能量。
分别叙述电感耦合方式和电磁反向散射耦合方式的数据传输过程
电感耦合方式：
读写器的电容与天线线圈并联，一起构成并联震荡回路，该回路的谐振使读写器天线线圈产生非常大的电流，谐振频率与读写器发射频率一致，最终调制后的读写器线圈电压与电子标签二进制数据波形相同
电磁反向散射耦合方式：
功率P1从读写器天线发射出来，只有一部分P1’到达标签天线并为其提供电压，整流后为标签芯片供电。
到达功率P1’的一部分被天线反射，其反射功率为P2，经自由空间后再到达读写器，被读写器天线接收。
读写器接收的信号经收发耦合器电路传输至收发器，放大后经电路处理器获得有用信息。
RFID电磁反向散射方式的射频前端由哪些模块组成？
数/模变换器，模/数变换器，混频器，放大器，滤波器，本地振荡器，双工器，天线
在电阻负载调制中负载电阻的作用是什么？
在电阻负载调制中，负载RL并联一个电阻Rmod，称为负载调制电阻，该电阻按数据流的时钟接通和断开，开关S的通断由二进制数据编码控制。
控制天线的阻抗：
由阻抗开关控制电阻，进而改变天线的发射系数，完成对载波信号的调制。
什么叫做低通滤波？
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