电子与通信工程学科知识前沿讲座

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完成时间：5:31 PM 专

业：电子与通信工程专业

浅谈射频识别技术的发展及前景分析

学 号：

浅谈射频识别技术的发展及前景分析

摘要

无线射频识别技术是一种非接触性的自动识别技术,已被广泛应用于生产、管理、生活等各领域,并逐渐成为主要的自动识别技术;本文主要通过对当前国内外射频识别技术的分析,结合本人研究的射频通信方向,展望了未来的射频发展趋势以及应用以及发展过程中面临的问题,最后,谈论了学习电子与通信工程学科知识前沿讲座的心得;

关键词：射频识别；应用；发展；心得

射频识别技术是近年来新兴的一项自动识别技术;RFID利用射频方式进行非接触式双向通信,从而实现对物体的识别并将采集到的相关数据通过无线技术远程进行传输;和目前广泛采用的条型码技术比较,RFID通过射频信号使用户可以自动识别目标对象,无需可见光源,读写器在一定距离范围内可以从任意方向实现卡片的操作;利用这项技术能够同时处理多个射频标签,适用于批量识别场合并对RFID标签所附着的物体进行追踪定位,提供位置信息;同时具有抗污染、读取距离远、信息量大的特点;因此,RFID被认为是近几年全球最热门的明星产业之一,有关专家预计2010年全球RFID市场将达到300亿美元;

1 射频识别技术的发展趋势及应用领域

随着21世纪数字化时代的到来,基于远程信息化网络管理技术和移动商务的社会需求,射频通信技术正在成为一个新的经济增长点,在全球范围内蔓延开来,研究开发射频通信技术有着巨大的经济效益和社会意义; 1在物联网领域的发展趋势

如今已被确定为中国战略性新兴产业之一,物联网“十二五”发展规划的出台,无疑给正在发展的中国物联网又吹来一股强劲的东风,而技术作为物联网发展的最关键技术,其应用

市场必将随着物联网的发展而扩大;

射频识别即RFIDRadio Frequency Identification技术,又称无线射频识别,是一种通信技术,可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触;

目前RFID技术应用很广,物流是RFID最大的市场应用空间;可以极大地提高物流环节的效率,并为实现零库存提供技术保障;智能物流打造了集信息展现、电子商务,物流配载、仓储管理、金融质押,园区安保、海关保税等功能为一体的物流园区综合信息服务平台,并为金融质押、园区安保、海关保税等功能预留了接口,可以为园区客户及管理人员提供一站式综合信息服务;

利用RFID技术对高速移动物体识别的特点,可以对运输工具进行快速有效的定位与统计,方便对车辆的管理和控制;具体应用方向包括公共交通票证、不停车收费、车辆管理及铁路机车、车辆,相关设施管理等;基于RFID技术,可以为实现交通的信息化和智能化提供技术保障;

军事应用是RFID技术的主要方向之～,军事后勤保障迫切需要实现可视化管理;具体包括军事物资装备管理、运输单元精确标识,以及快速定位和主动搜索等;同时,军事物质或武器的高度机密性需要采用强有力的技术手段来进行管理和跟踪;RFID技术可以对部队的人、车、武器、物质等进行信息化标记,全面支撑信息化战争的需要;

根据前瞻产业研究院发布的显示：中国RFID产业联盟,自2010年中国物联网发展被正式列入国家发展战略后,中国RFID及物联网产业迎来了难得的发展机遇;2012年,我国RFID的市场规模达到236.6亿元,同比增长31.5%;2013年的行业规模突破300亿元,规模增速达到35%;足可见射频识别行业有着朝阳行业的发展前景;

分析认为,物联网已成为当前世界新一轮经济和科技发展的战略制高点之一,而射频识别技术作为物联网的核心技术,其发展无疑对物联网的应用起到至关重要的作用; 2射频通信技术在手机研发领域的发展趋势

近年来随着电子技术的高速发展,越来越多的功能集成到手机中;为随时随地通过网络下载各种音视频内容、接收电视节目等等,手机将集成越来越多的RF 技术,例如支持GSM、GPRS、EDGE、HSDPA、CDMA2000、WCMDA、TD-SCDMA等移动通信空中接口标准中的两个或者多个标准的双模/多模手机,可分别实现VoIP、定位导航、自动费用支付、电视节目接收的Wi-Fi手机、GPS手机、RFID手机、电视手机;这些采用多种RF技 术的手机在提供便利的同时也使得手机的设计变得复杂,如何进一步集成射频元件也变得至关重要;

随着手机制造商继续开发支持更多的频段和精简射频架构的手机,将3G手机中使用的GSM、EDGE、WCDMA和HSPA等多种频段和空中接口模块整合在一个高度集成、经过优化的RF模块中,已经成为3G手机设计射频方案的首选;

据 iSuppli预测,手机中的射频RF前端将越来越多地采用集成模块,因为它可以使子系统简化、成本下降和尺寸缩小,为手机增加新功能、节省提供空间,并为实现单芯片前端解决方案创造条件;随着前端模块FEMs到射频RF收发器模块相继投入使用,手机RF前端的整合之路一直在持续发展;事实上,早在RF收发器采用直接转换或零中频ZIF架构先消除中频段,随后消除IF声表面波滤波器的时候,前端集成就已经开始了;随着收发器架构的演进,外部合成元件即电压控制振荡器和锁相环已经被直接集成在收发器的芯片中;高集成度实现了成本的降低以及电路板尺寸的减小;向高集成度发展的趋势没有任何停止的迹象;不过,由于集成的途径非常多,因此在设计时必须仔细加以考虑;

此外,在手机的开发设计过程中,须时刻考虑终端用户的需求和利益;在手机的设计和开发过程中,往往要面对成本和性能以及性能和风格上的取舍,如今手机正朝着多频多模的趋势发展,在此种情况下,手机风格往往只能妥协;而现今,我们很高兴看到,美国无线电频率公

司Paratek已开发 出一种薄膜材料用于生产改善手机性能的集成电路和其他组件,同时能够减少天线等手机组件的数量和尺寸,Paratek的ParaScan材料技术能够在一 定范围内进行电子调频,并且扫描天线电波,这样内置天线更小更薄,更重要的是,手机内的RF调谐意味着手机通话时间、通话质量、电池寿命都将增加和提高, 这也意味着在面临风格和性能的取舍时,手机设计人员不再需要妥协,可以使手机在性能保持不变或更佳时得到更轻薄时尚的产品;

3射频技术运用于“北斗”

有一种用于北斗二代导航系统的射频装置,其特征在于,包括：天线、射频 滤波器、混频器、锁相频率合成器、第一滤波器、第二滤波器、第三滤波器、第四滤波器、缓存器以及晶振模块；所述天线与所述射频滤波器连接,所述射频滤波器与所述混频器连接,所述第一滤波器、所述第二滤波器以及所述第三滤波器分别与所述混频器连接,所述第四滤波器和所述晶振模块分别与所述锁相频率合成器连接,所述锁相频率合成器与所述混频器连接,所述第三滤波器与所述缓存器连接;该装置能够克服北斗二代的射频前端存在所需信号频率稳定性不高的缺点;

2 发展RFID面临的问题

RFID技术受到各国的关注,应用也越来越广泛,市场前景非常广阔,但同时也面临许多现实的问题;

国际标准的制定与推行：标准化是推动产品广泛获得市场接受的必要措施,但射频识别读取机与标签的技术标准仍未见统一;

射频识别的低频系统主要用于短距离、低成本的应用中,如门禁控制、校园卡、煤气表、水表等；高频系统则用于需传送大量数据的应用系统；超高频系统应用于需要较长的识读距离和高速度的场合,如火车监控、高速公路收费等系统中,但是服务距离较短;

成本的降低：从几种识别技术比较来看,RFID技术成本较高,降低成本是一大问题;其中最主要的是电子标签的价格;一般认为在5美元以上的芯片主要应用于军事、生物科技和医疗方面的有源器件；10美分左右的芯片通常用于运输、仓储、包装、文件等无源器件;

安全问题：当前广泛使用的无源RFID系统还没有非常可靠的安全机制,无法对数据进行很好的保密,RFID数据容易受到攻击,主要是因为RFID芯片本身,以及芯片在读或写数据的过程中容易被黑客利用;此外,还有识别率的问题,由于液体和金属制口等对无线电信号的干扰很大,RFID标签的准确识别率目前还只有80%左右,离大规模实际应用所要求的成熟度有一定差距;

RFID技术本身存在的缺点：RFID在应用上也存在一定的问题：1RFID对某些介质很敏感,如水、金属都会影响RFID的识读,也无法穿过人体识读;商品的多样性同时带来了材质的多样性,不同媒介的介电常数和损耗差别很大,导致电磁波在媒质表面或内部产生反射、折射、衰减、色散、畸变等各种效应;2方向强,必须保证标签与无线一定的位置关系,不能任意360°旋转;3同时标签尺寸也有限制,RFID是否可以做到100%读取,需要看在什么样的约束条件下;

3 心得

前沿讲座这个课程感受颇多,带我们了解了一些从无到有的东西,也给了我们知道未来的发展方向,老师的丰富经历一举一动深深吸引着我,对于我来说,老师的亲身经历是一笔宝贵的财富,通信工程专业是IT领域的关键学科,移动通信、光纤通信、因特网使人们传递和获得信息达到了前所未有的便捷;

作为通信专业的学生,这些前言知识讲座使我对未来的工作有了很多的期待,也很庆幸

当时对于本专业此工作方向的选择;听完这个讲座,我感触颇深,即使是一个点,也还有很多方面值得拓展和探索,想要取得满意的结果和优异的成绩,我们所要做的就是倍加努力,汲取现有的知识,在新的领域开拓新的研究道路,积极探索,永不止步;