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RFID复习资料复习课程
RFID复习资料
期末试卷题型和分数分布
1、填空题10个,每个2分，总计20分2、选择题10个每个2分，总计20分
3、问答题4题，每题4分，总计16分4、画图题5题，每题4分，总计20分
5、计算题3题，每题8分，总计24分
第一章
1、物联网的含义
通过射频识别（RadioFrequencyIdentification，RFID）、传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按照约定的协议，把任何物体与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
第二章
1、RFID系统的基本组成：
由电子标签、读写器和系统高层这三大部分组成。
2、RFID系统的分类
1.）按照频率分类，低频、高频和微波系统。
高频典型工作频率13.56MHZ。
2）按照耦合方式分类：
电感耦合方式和电磁反向散射方式
3）按照工作方式分类：
全双工和半双工、时序工作方式
3、电子标签的基本组成：
标签专用芯片和标签天线
标签芯片是电子标签的核心部分，它的功能包括标签信息存贮、标签接收信号的处理和标签发射信号的处理；天线是电子标签发射和接收无线信号的装置。
4、读写器的基本组成
1）读写器基本由射频模块、控制处理模块和天线三部分组成。
2）RFID的工作频率是由读写器的工作频率决定的。
3）按照工作方式分类：
全双工和半双工、时序工作方式
第三章
1、基于RFID的物联网主要包括5个基本组成部分，分别为EPC码、识别系统（RFID）、中间件、物联网名称解析服务（IOT-NS）、物联网信息发布服务（IOT-IS）。
2、中间件的结构
3、ONS的工作原理图
4、EPCIS的工作原理
第四章
1、我国800/900MHz频段射频识别（RFID）技术应用规定800/900MHz频段RFID技术的具体使用频率为840-845MHz和920-925MHz。
2、我国第二代居民身份证采用的频段：
13.56MHZ
3、ISM频段（IndustrialScientificMedicalBand）主要是开放给工业、科学和医用三个主要机构使用的频段。
ISM频段属于无许可（FreeLicense）频段，使用者无需许可证，没有所谓使用授权的限制。
RFID系统通常使用为工业、科学和医疗特别保留的ISM频段。
主要包括：
6.78MHZ\13.56MHZ\27.125MHZ\800MHZ/900MHZ\2.45GHZ\5.8GHZ
4、视距传播
视距传播是指发射天线和接收天线在相互能看得见的距离内，电波直接从发射点传到接收点的一种传播方式。
具体来说，就是微波波段时，发射点和接收点之间不希望有障碍物阻挡。
5、集肤效应
当电磁波由一种媒质（如空气）入射到良导体时，因电磁波在良导体中衰减很快，折射波进入良导体后很快就衰减掉了，电磁波只存在于良导体的表面，这个现象称为集肤效应。
第五章
互易定理
某一天线作为接收天线的电参数，与作为发射天线的电参数相同，符合互易定理。
任何天线用作接收时，它的方向性、阻抗、极化和有效长度等，均与用作发射天线时相同。
第六章
1.电子标签天线的一般要求
RFID天线必须足够小；RFID天线提供最大可能的信号和能量给标签的芯片；RFID天线具有鲁棒性；RFID天线非常便宜。
2.八木天线的主要结构
由有源振子、引向器、反射器和大梁组成。
第七章
1、低频和高频RFID采用电感耦合方式进行工作。
线圈形式的天线相当于电感，电感线圈产生交变磁场，使读写器与电子标签之间相互耦合，构成了电感耦合的工作方式。
同时，线圈产生的电感与射频电路中的电容组合在一起，形成谐振电路，谐振电路可以实现低频和高频RFID能量和数据的传输。
2、RFID读写器的射频前端常采用串联谐振电路，串联谐振电路可以使低频和高频RFID读写器有较好的能量输出。
对读写器天线电路的构造有如下要求。
（1）读写器天线上的电流最大，使读写器线圈产生最大的磁通；
（2）功率匹配，最大程度地输出读写器的能量；
（3）足够的带宽，使读写器信号无失真输出。
3、RFID电子标签的射频前端常采用并联谐振电路，并联谐振电路可以使低频和高频RFID电子标签从读写器耦合的能量最大。
4、电子标签通过与读写器电感耦合，产生交变电压，该交变电压通过整流、滤波和稳压后，给电子标签的芯片提供所需的直流电压。
5、负载调制
在RFID系统中，电子标签向读写器的信息传输采用的是负载调制技术。
负载调制通过对电子标签振荡回路的电参数按照数据流的节拍进行调节，使电子标签阻抗的大小和相位随之改变，从而完成调制的过程。
负载调制技术主要有电阻负载调制和电容负载调制两种方式。
图电阻负载调制的电路原理图
图电阻负载调制的波形变化过程
典型例题
例7.1设计一个由理想电感和理想电容构成的并联谐振电路要求在负载及时，有载品质因数。
讨论通过改变电感和电容值提高有载品质因数的途径。
解有载品质因数为
所以电感为
谐振时的角频率为
所以电容为
可以通过将电感值降低倍同时将电容值提高倍的方法来提高有载品质因数。
例如选，电感、电容和有载品质因数分别为
第八章
1、微波RFID系统一般采用电磁反向散射方式进行工作，其射频前端主要包括发射机电路、接收机电路和天线，需要处理收、发两个过程。
发射机电路主要由混频器、本地振荡器、功率放大器和天线组成。
接收机电路主要由混频器、本地振荡器、低噪声放大器、滤波器和天线组成。
2、掌握低通滤波器的设计。
1）巴特沃斯低通滤波器原型
如果滤波器在通带内的插入损耗随频率的变化是最平坦的，这种滤波器称为巴特沃斯滤波器，也称为最平坦滤波器。
2）.切比雪夫低通滤波器原型
如果滤波器在通带内有等波纹的响应，这种滤波器称为切比雪夫滤波器，也称为等波纹滤波器。
3.椭圆函数低通滤波器原型
椭圆函数滤波器在通带和阻带内都有等波纹响应。
习题
例8.1设计一个巴特沃斯低通滤波器，其截止频率为200MHz，阻抗为，在300MHz处插入损耗至少要有衰减。
解计算可以得到
查表可知，5阶滤波器可以满足要求。
使用图8.5（a）所示的电路，实际滤波器的元件值为
源电阻和负载电阻为
巴特沃斯低通滤波器的电路为
例8.2滤波器的截止频率为4GHz，通带内波纹为3dB，在8GHz处插入损耗至少要有25dB衰减滤波器，系统阻抗为50Ω。
设计一个切比雪夫低通滤波器的电路。
解可判断采用3阶，切比雪夫低通滤波器的原型电路如图所示。
例8.3滤波器要求截止频率为3GHz，通带内波纹为0.5dB，在6GHZ处具有不小于30dB的衰减，系统阻抗为50Ω。
设计一个切比雪夫低通滤波器的电路。
3.低噪声放大器级联网络的噪声系数
噪声系数
多级的级连的高增益放大器，仅第一级对总噪声有较大影响。
4.功率放大器
1）1dB增益压缩点
当输入功率较低时，输出与输入功率成线性关系；当输入功率超过一定的量值之后，输出与输入功率为非线性关系，晶体管的增益开始下降。
晶体管的输入功率达到饱和状态时，其增益开始下降，或者称为压缩。
当晶体管的功率增益从其小信号线性功率增益下降1dB时，对应的点称为1dB增益压缩点。
2）三阶截止点
三阶交调的输出功率按输入功率的3次方增长，线性产物和的输出功率按输入功率的1次方增长。
三阶交调输出功率随输入功率变化的斜率为3，线性产物输出功率随输入功率变化的斜率为1，当输入功率增大时，三阶交调输出功率比线性产物输出功率增长得快。
两条曲线的假想交叉点称为三阶截止点
5、混频器
1）基本原理
混频器是一个三端口器件，其中两个端口输入，一个端口输出。
第九章
1、RFID通信系统模型
2、信号分为模拟信号和数字信号，RFID系统主要处理的是数字信号。
3、RFID常用的编码方式。
1）曼彻斯特编码：
用电压跳变的相位不同来区分1和0，其中从高到低的跳变表示1，从低到高的跳变表示0。
例如：
画出数字数据101100101001的曼彻斯特编码。
2）单极性归零码，当发1码时发出正电流，但正电流持续的时间短于一个码元的时间宽度，即发出一个窄脉冲；当发0码时，完全不发送电流。
例如：
请画出数字数据10110010100的单极性归零编码
4、调制方式。
1）振幅键控ASK。
例如：
画出数字数据01011001的振幅键控ASK波形。
2）频移键控FSK
例如：
请画出数字数据01011001的频移键控FSK波形
第十章
1、在读写器与电子标签的无线通信中，存在许多干扰因素，最主要的干扰因素是信道噪声和多卡操作。
在RFID系统中，为防止各种干扰和电子标签之间数据的碰撞，经常采用差错控制和防碰撞算法来分别解决这两个问题。
2.差错控制的基本方式
差错控制编码可以分为检错码和纠错码。
其基本方式有。
（1）反馈纠错（ARQ）
（2）前向纠错（FEC）
（3）混合纠错
3、差错编码的基本原理
信息码元又称为信息序列或信息位，通常以k表示。
监督码元又称为监督位或附加数据比特，这是为了检纠错码而在信道编码时加入的判断数据位，监督码元通常以r表示。
编码效率见公式：
4.奇偶校验码
奇偶校验码无论信息位有多少，监督码元只有一位。
（1）偶数监督码：
在偶数监督码中，它使码组中“1”的数目为偶数。
（2）奇数监督码：
在奇数监督码中，它使码组中“1”的数目为奇数。
习题：
若对下列数字采用垂直偶校验法，则在图形中写出最后一行的监督码元
位/数字
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
C1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
C2
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
C3
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
C4
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
C5
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
C6
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
C7
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
偶校验
5.CRC校验书P234
循环冗余校验（CyclicRedundancyCheck，CRC）
是RFID常用的一种差错校验方法。
循环码具有循环性，
即循环码中任意一个码组循环一位（将最右端的码移
至最左端）以后，仍为该码中的一个码组。
习题：
选择生成多项式为G（X）＝x4+x+1，请把6位信息字段代码110011编码成CRC码。
任意一个由二进制位串组成的代码都可以和一个系数仅为‘0’和‘1’取值的多项式一一对应。
则写出二进制代码10101对应的多项式。
（x4+x2+1）
5.防碰撞问题
数据传输中的防碰撞问题需用到多路存取法，其主要由空分多路法、频分多路法、时分多路法和码分多路法，在RFID系统中，根据读写器与电子标签的通信特点，主要采用时分多路法。
6.电子标签的安全机制
（1）存储型电子标签
（2）逻辑加密型电子标签
（3）CPU型电子标签
其中，MIFARE卡是逻辑加密型电子标签，CPU型电子标签的安全性最高。
第十一章
1、1位电子标签
掌握1位电子标签的射频法工作原理
主要应用在电子商品防盗系统（EAS）。
2.声表面波标签的结构
主要由天线、叉指换能器、反射器和压电晶体组成。
3、具有存储功能的电子标签没有微处理器，地址和安全逻辑是数据载体的心脏，其通过状态机对所有的过程和状态进行有关的控制。
4、MIFARE技术的IC卡应用领域占世界80%的市场份额，是目前射频IC卡的工业标准，也是目前世界上使用量最大、内存容量最大的一种感应式智能IC卡。
MIFARE卡具有的优点
（1）操作简单、快捷
（2）抗干扰能力强
（3）可靠性高
（4）适合于一卡多用
第十二章
1、读写器的功能
读写器在RFID系统中有着举足轻重的作用，它是负责读取或写入标签信息的设备，读写器的主要功能是将数据加密后发送给电子标签，并将电子标签返回的数据解密，然后传送给计算机网络。
读写器的频率决定了RFID系统工作的频段，同时读写器的发射功率和接受灵敏度直接影响了系统识别的距离。
2.读写器的硬件
读写器的硬件一般由天线、射频模块、控制模块和接口组成。
2.基于U2270B芯片的读写器
基站芯片U2270B通过天线以125KHz的调制射频信号为RFID电子标签提供能量（电源），同时接收来自RFID电子标签的信息，并以曼彻斯特编码输出。
3.MFRC500芯片
Philips公司的MFRC500芯片主要应用于13.56MHz，是非接触、高集成的IC读卡芯片。
第十三章
1、RFID中间件具有以下特征。
2、RFID中间件的作用
（1）控制RFID读写设备按照预定的方式工作，保证不同读写设备之间配合协调。
（2）按照一定规则过滤数据，筛除绝大部分冗余数据，将真正有效的数据传送给后台信息系统。
（3）保证读写器和企业级分布式应用系统平台之间的可靠通信，为分布式环境下异构的应用程序提供可靠的数据通信服务。
3、RFID硬件设备与中间件集成架构
从中间件的体系结构上来看，它分为边缘层和业务集成层两个部分。
在该构架中，各种规格的读写设备通过RFID中间件边缘层接入到中间件。
RFID标签数据通过边缘层的过滤和消减，以一定的格式发送到业务集成层，业务集成层是指RFID中间件与应用系统的衔接部分。
4、RFID中间件的系统框架
中间件系统结构包括读写器接口（ReaderInterface）、处理模块（ProcessingModule）以及应用接口（ApplicationInterface）3部分。
4.IBM公司推出WebSphere中间件
IBM公司推出了以WebSphere中间件为基础的RFID解决方案，IBM的RFID中间件占据四分之一的市场份额。
第十四章
1.目前主要存在的RFID标准体系
物联网RFID处于多个标准体系共存的阶段。
现在全球主要存在ISO/IEC、EPC和UID三个RFID标准体系。
2、ISO/IEC的RFID标准体系架构
3、ISO/IEC18000-6标准分析
在目前已有的RFID技术标准中，ISO/IEC18000-6是最受关注的一个标准系列，ISO/IEC18000-6标准规定了频率为860～960MHz的射频识别系统的空中接口协议。
4、EPCglobal组织，EPC系统的主要特点
EPCglobal是以美国和欧洲为首，由美国统一编码委员会和国际物品编码协会UCC/EAN联合发起的非盈利机构，它属于联盟性的标准化组织，该组织除了发布工业标准外，还负责EPC系统的号码注册管理。
特点:
倡导物联网。
全球化的标准，该标准框架可以适用于任何地方。
开放的系统，所有的接口都按开放的标准来实现。
独立的平台。
可扩展性
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