RFID標(biāo)簽天線及讀寫器設(shè)計(jì)制造
文章出處：http://xianjuhong.com 作者：中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所RFID研究中心 人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年10月27日
1 芯片設(shè)計(jì)及制造
1.1 芯片設(shè)計(jì)技術(shù)
按照能量供給方式的不同，RFID標(biāo)簽可以分為被動(dòng)標(biāo)簽，半主動(dòng)標(biāo)簽和主動(dòng)標(biāo)簽，其中半主動(dòng)標(biāo)簽和主動(dòng)標(biāo)簽中芯片的能量由電子標(biāo)簽所附的電池提供，主動(dòng)標(biāo)簽可以主動(dòng)發(fā)出射頻信號(hào)。按照工作頻率的不同，RFID標(biāo)簽可以分為低頻(LF)、高頻(HF)、超高頻(UHF)和微波等不同種類。不同頻段的RFID工作原理不同，LF和HF頻段RFID電子標(biāo)簽一般采用電磁耦合原理，而UHF及微波頻段的RFID一般采用電磁發(fā)射原理。不同頻段標(biāo)簽芯片的基本結(jié)構(gòu)類似，一般都包含射頻前端、模擬前端、數(shù)字基帶和存儲(chǔ)器單元等模塊。其中，射頻前端模塊主要用于對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行整流和反射調(diào)制；模擬前端模塊主要用于產(chǎn)生芯片內(nèi)所需的基準(zhǔn)電源和系統(tǒng)時(shí)鐘，進(jìn)行上電復(fù)位等；數(shù)字基帶模塊主要用于對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼解編碼以及進(jìn)行防碰撞協(xié)議的處理等；存儲(chǔ)器單元模塊用于信息存儲(chǔ)。
目前，發(fā)達(dá)國(guó)家在多種頻段都實(shí)現(xiàn)了RFID標(biāo)簽芯片的批量生產(chǎn)，模擬前端多采用了低功耗技術(shù)，無(wú)源微波RFID標(biāo)簽的工作距離可以超過(guò)
射頻標(biāo)簽的通信標(biāo)準(zhǔn)是標(biāo)簽芯片設(shè)計(jì)的依據(jù)，目前國(guó)際上與RFID相關(guān)的通信標(biāo)準(zhǔn)主要有:ISO/IEC 18000標(biāo)準(zhǔn)（包括7個(gè)部分，涉及125KHz, 13.56MHz, 433MHz, 860－960MHz, 2.45GHz等頻段），ISO11785（低頻），ISO/IEC 14443標(biāo)準(zhǔn)（13.56MHz），ISO/IEC 15693標(biāo)準(zhǔn)（13.56MHz），EPC標(biāo)準(zhǔn)（包括Class0, Class1和GEN2等三種協(xié)議,涉及HF和UHF兩種頻段）,DSRC標(biāo)準(zhǔn)（歐洲ETC標(biāo)準(zhǔn)，含5.8GHz）。目前電子標(biāo)簽芯片的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)了融合的趨勢(shì)，ISO/IEC 15693標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為ISO18000－3標(biāo)準(zhǔn)的一部分，EPC GEN2標(biāo)準(zhǔn)也已經(jīng)啟動(dòng)向ISO18000－6 Part C標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)化。
中國(guó)在LF和HF頻段RFID標(biāo)簽芯片設(shè)計(jì)方面的技術(shù)比較成熟，HF頻段方面的設(shè)計(jì)技術(shù)接近國(guó)際先進(jìn)水平，已經(jīng)自主開(kāi)發(fā)出符合ISO14443 Type A、Type B和ISO15693標(biāo)準(zhǔn)的RFID芯片，并成功地應(yīng)用于交通一卡通和中國(guó)二代身份證等項(xiàng)目，與國(guó)際主要的差距存在于片上天線與芯片的集成上，目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有相應(yīng)的產(chǎn)品應(yīng)用。國(guó)內(nèi)在UHF和微波頻段的標(biāo)簽芯片設(shè)計(jì)方面起步較晚，目前已經(jīng)掌握UHF頻段RFID標(biāo)簽芯片的設(shè)計(jì)技術(shù)，部分公司和研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)研發(fā)出標(biāo)簽芯片的樣片，但尚未實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。國(guó)內(nèi)在UHF頻段讀寫器RF芯片和系統(tǒng)芯片（SOC）的設(shè)計(jì)方面也具有一定的基礎(chǔ)，但目前產(chǎn)品仍主要依賴于進(jìn)口。在微波頻段（2.45GHz及5.8GHz）,國(guó)內(nèi)有部分應(yīng)用在公路不停車收費(fèi)項(xiàng)目中，相對(duì)于國(guó)外在這兩個(gè)頻段的技術(shù)水平，國(guó)內(nèi)的研究還處于起步階段，尚無(wú)相應(yīng)產(chǎn)品。
與國(guó)際先進(jìn)水平相比，中國(guó)在RFID芯片設(shè)計(jì)方面的主要差距如下：
1） 國(guó)外在RFID芯片設(shè)計(jì)方面起步較早，并申請(qǐng)了許多技術(shù)專利，而國(guó)內(nèi)起步相對(duì)較晚，尤其在UHF及微波頻段的RFID芯片設(shè)計(jì)方面的基礎(chǔ)比較薄弱，取得的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)較少；同時(shí)，一些目前廣泛采用的RFID標(biāo)準(zhǔn)中包含了國(guó)外的技術(shù)要求及專利，在實(shí)現(xiàn)這些標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程中有可能觸及一些國(guó)外已有的技術(shù)及專利；
2） 在存儲(chǔ)器方面，發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝設(shè)計(jì)非揮發(fā)存儲(chǔ)器，使得RFID標(biāo)簽芯片的所有模塊有可能在標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝下制作完成，以降低生產(chǎn)成本，而國(guó)內(nèi)目前仍主要采用傳統(tǒng)的OTP工藝或EEPROM工藝，關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝下的非揮發(fā)存儲(chǔ)器的研究剛剛開(kāi)始；
3） 在超低功耗模擬電路研究方面，國(guó)內(nèi)研究較少，而這方面的設(shè)計(jì)將直接影響到芯片的閱讀距離和整體性能；
4） RFID標(biāo)簽對(duì)成本比較敏感，芯片設(shè)計(jì)需要在模擬電路和數(shù)?；旌想娐吩O(shè)計(jì)方面具有豐富經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人才，而國(guó)內(nèi)目前從事射頻識(shí)別芯片設(shè)計(jì)的人才較少，技術(shù)力量相對(duì)薄弱。
1.2 芯片制造技術(shù)
半導(dǎo)體芯片制造工藝有多種類型，根據(jù)器件類型可分CMOS，Bipolar，BICMOS等，根據(jù)材料可分Si，Ge，GaAs工藝等，根據(jù)襯底類型可分體硅工藝、SOI工藝等。RFID應(yīng)用特點(diǎn)是批量大，但成本極其敏感，盡管有廠家利用特殊工藝設(shè)計(jì)制造出相應(yīng)產(chǎn)品，但綜合多種因素及國(guó)內(nèi)實(shí)際情況，基于CMOS制造工藝的工藝技術(shù)比較適合目前應(yīng)用需求的RFID的加工制造。目前國(guó)外也主要采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝，且普遍采用0.35μm以下工藝。
2 天線設(shè)計(jì)與制造技術(shù)
2.1 天線設(shè)計(jì)技術(shù)
天線是一種以電磁波形式把無(wú)線電收發(fā)機(jī)的射頻信號(hào)功率接收或輻射出去的裝置。天線按工作頻段可分為長(zhǎng)波、短波、超短波以及微波天線等；按方向性可分為全向天線、定向天線等；按外形可分為線狀天線、面狀天線等。在RFID系統(tǒng)中，天線分為標(biāo)簽天線和讀寫器天線兩種情況，當(dāng)前的RFID系統(tǒng)主要集中在LF、HF (13.56MHz)、UHF和微波頻段。天線的原理和設(shè)計(jì)在LF、HF和UHF頻段有根本上的不同。實(shí)質(zhì)上，由于在LF和HF頻段系統(tǒng)近場(chǎng)區(qū)并沒(méi)有電磁波的傳播，因此天線的問(wèn)題主要集中在UHF和微波頻段。
（1） RFID標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)
天線的目標(biāo)是傳輸最大的能量進(jìn)出標(biāo)簽芯片，這需要仔細(xì)的設(shè)計(jì)天線和自由空間以及其相連的標(biāo)簽芯片的匹配，當(dāng)工作頻率增加到微波區(qū)域的時(shí)候，天線與標(biāo)簽芯片之間的匹配問(wèn)題變得更加嚴(yán)峻。一直以來(lái)，標(biāo)簽天線的開(kāi)發(fā)基于的是50或者75歐姆輸入阻抗，而在RFID應(yīng)用中，芯片的輸入阻抗可能是任意值，并且很難在工作狀態(tài)下準(zhǔn)確測(cè)試，缺少準(zhǔn)確的參數(shù)，天線的設(shè)計(jì)難以達(dá)到最佳。相應(yīng)的小尺寸以及低成本等要求也對(duì)天線的設(shè)計(jì)帶來(lái)挑戰(zhàn)，天線的設(shè)計(jì)面臨許多難題。
標(biāo)簽天線特性受所標(biāo)識(shí)物體的形狀及物理特性影響，標(biāo)簽到貼標(biāo)簽物體的距離，貼標(biāo)簽物體的介電常數(shù)，金屬表面的反射，局部結(jié)構(gòu)對(duì)輻射模式的影響等都將影響天線的性能。
在國(guó)內(nèi)，有近百家的天線公司或工廠。這些天線廠家主要的產(chǎn)品是基本上傳統(tǒng)的衛(wèi)星接收天線、電視接收天線、車載天線，蜂窩基站天線等等，相對(duì)于從事RFID天線設(shè)計(jì)的單位很少，基礎(chǔ)比較薄弱。國(guó)內(nèi)LF和HF的RFID系統(tǒng)的天線設(shè)計(jì)比較成熟。對(duì)于特定環(huán)境應(yīng)用的UHF頻段RFID天線的設(shè)計(jì)和應(yīng)用比較成熟，比如應(yīng)用于鐵路運(yùn)輸上的電子車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，該系統(tǒng)中閱讀器天線為安裝在地面的微帶天線，并且?guī)в泻軋?jiān)固的防護(hù)外殼。標(biāo)簽體積較大并且封裝在塑料殼中，標(biāo)簽天線可靠性高、加工工藝成熟但是成本高。在讀寫器和標(biāo)簽位置、方向不固定、或者周圍電磁影響嚴(yán)重的一些系統(tǒng)中存在識(shí)別準(zhǔn)確率不高，測(cè)試一致性不理想的問(wèn)題。
國(guó)外已經(jīng)研制出一種在RFID芯片上嵌入天線的方法，常規(guī)RFID芯片需要用一個(gè)外部天線來(lái)實(shí)現(xiàn)它們與外部讀取器的通信，而微芯片的片載天線使它能夠接收來(lái)自讀寫器的無(wú)線信號(hào)并將ID號(hào)回送。因此這種芯片無(wú)需任何外部器件即可自行進(jìn)行工作。目前國(guó)內(nèi)關(guān)于片上天線的研究基本處于空白狀態(tài)。國(guó)外致力于覆蓋各種頻率的復(fù)合天線設(shè)計(jì)，基于研究可以用來(lái)紡織復(fù)合天線、電源和數(shù)據(jù)總線的未來(lái)服裝所需要的新型材料，促進(jìn)電子標(biāo)簽在服裝上的使用。國(guó)外廠商都在研制和生產(chǎn)低成本的電子標(biāo)簽天線和標(biāo)簽產(chǎn)品，用以滿足產(chǎn)品商品標(biāo)志等方面的需要。國(guó)外注重標(biāo)簽天線知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，許多標(biāo)簽天線都申請(qǐng)專利保護(hù)。在特殊的使用要求下，標(biāo)簽天線仍然需要有很高的可靠性。國(guó)內(nèi)在UHF和微波頻段的標(biāo)簽天線的形式、體積、成本方面和國(guó)外技術(shù)存在一定的差距
（2）RFID讀寫器天線設(shè)計(jì)
對(duì)于近距離13.56MHzRFID應(yīng)用(<
讀寫器天線設(shè)計(jì)要求低剖面、小型化以及多頻段覆蓋。對(duì)于分離式讀寫器，還將涉及到天線陣的設(shè)計(jì)問(wèn)題。它還涉及到小型化的問(wèn)題帶來(lái)的低效率、低增益問(wèn)題，這同樣是國(guó)內(nèi)國(guó)外共同關(guān)注的研究課題。
國(guó)外已經(jīng)開(kāi)始研究讀寫器應(yīng)用的智能波束掃描天線陣，讀寫器可以按照一定的處理順序，“智能”的打開(kāi)和關(guān)閉不同的天線，使系統(tǒng)能夠感知不同天線覆蓋區(qū)域的標(biāo)簽，增大系統(tǒng)覆蓋范圍。
2. 2 天線制造技術(shù)
目前，有三種天線制造技術(shù)：蝕刻/沖壓天線（etched/punched antenna）、印刷天線（printed antenna）和繞線式天線。
在國(guó)際上，目前一般都采用蝕刻/沖壓天線為主，其材料一般為鋁或者銅，因?yàn)槠淠芴峁┳畲罂赡艿男盘?hào)給標(biāo)簽上的芯片，并且在標(biāo)簽的方向性和天線的極化等特性上都能與讀卡機(jī)的詢問(wèn)信號(hào)相匹配，同時(shí)在天線的阻抗，應(yīng)用到物品上的RF的性能，以及在有其他的物品圍繞貼標(biāo)簽物品時(shí)的RF性能等方面都有很好的表現(xiàn)，但是它唯一的缺點(diǎn)就是成本太高。
導(dǎo)電油墨從只用絲網(wǎng)印刷擴(kuò)展到膠印、柔性版印刷、凹印，其技術(shù)的進(jìn)步，促進(jìn)了RFID標(biāo)簽的生產(chǎn)和使用?，F(xiàn)在隨著新型導(dǎo)電油墨的不斷開(kāi)發(fā)，印刷天線的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越突出。導(dǎo)電油墨是由細(xì)微導(dǎo)電粒子或其他特殊材料(如導(dǎo)電的聚合物等)組成，印刷到承印物上后，起到導(dǎo)線、天線和電阻的作用。這種油墨印刷在柔性或硬質(zhì)承印物上可制成印刷電路，用導(dǎo)電油墨印制的天線可接收RFID專用的無(wú)線電信號(hào)。其優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在導(dǎo)電效果出色和成本降低。
在頻率較低的標(biāo)簽中，通常采用線圈天線形式；頻率較高的標(biāo)簽通常為印刷貼片天線形式。其印刷工藝是在紙板、聚脂、聚苯乙烯等材料上用金屬、聚合物等導(dǎo)電墨水（主要成分為銀和鋁等金屬）印刷出天線圖形，印刷貼片天線技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)成功應(yīng)用，但是國(guó)內(nèi)由于設(shè)備價(jià)格昂貴很少引進(jìn)。即便在國(guó)外，印刷技術(shù)的印刷分辨率、套準(zhǔn)精度、必要的隔離層和干凈的印刷環(huán)境上還有待實(shí)質(zhì)性的改善和提高。
我國(guó)具備一定的利用導(dǎo)電油墨(如導(dǎo)電銀漿)進(jìn)行天線的加工的能力，但是印刷分辨率、套準(zhǔn)精度、必要的隔離層和干凈的印刷環(huán)境上還有待實(shí)質(zhì)性的改善和提高。
2.3 標(biāo)簽封裝技術(shù)
2.3.1 封裝方法
印刷天線與芯片的互連上，因RFID標(biāo)簽的工作頻率高、芯片微小超薄，最適宜的方法是倒裝芯片（Flip Chip）技術(shù)，它具有高性能、低成本、微型化、高可靠性的特點(diǎn)，為適應(yīng)柔性基板材料，倒裝的鍵合材料要以導(dǎo)電膠來(lái)實(shí)現(xiàn)芯片與天線焊盤的互連。
柔性基板要實(shí)現(xiàn)大批量低成本的生產(chǎn)，以及為了更有效地降低生產(chǎn)成本，采用新的方法進(jìn)行天線與芯片的互連是目前國(guó)際國(guó)內(nèi)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。
為了適應(yīng)更小尺寸的RFID芯片，有效地降低生產(chǎn)成本，采用芯片與天線基板的鍵合封裝分為兩個(gè)模塊分別完成是目前發(fā)展的趨勢(shì)。其中一具體做法（中國(guó)專利）是：大尺寸的天線基板和連接芯片的小塊基板分別制造，在小塊基板上完成芯片貼裝和互連后，再與大尺寸天線基板通過(guò)大焊盤的粘連完成電路導(dǎo)通。
與上述將封裝過(guò)程分兩個(gè)模塊類似的方法是將芯片先轉(zhuǎn)移至可等間距承載芯片的載帶上，再將載帶上的芯片倒裝貼在天線基板。該方法中，芯片的倒裝是靠載帶翻卷的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，簡(jiǎn)化了芯片的拾取操作，因而可實(shí)現(xiàn)更高的生產(chǎn)效率。特別是目前正在研究發(fā)展中的流體自裝配（FSA）、振動(dòng)裝配（Vibratory assembly）等技術(shù)，理論上可以實(shí)現(xiàn)微小芯片至載帶的批量轉(zhuǎn)移，極大地提高芯片與天線的封裝效率。
2.3.2 封裝關(guān)鍵工藝
RFID標(biāo)簽因不同的用途呈現(xiàn)多種封裝形式，因而在天線制造、凸點(diǎn)形成、芯片鍵合互連等封裝過(guò)程工藝也呈多樣性。
（1）凸點(diǎn)的形成
目前RFID標(biāo)簽產(chǎn)品的特點(diǎn)是品種繁多，但并非每個(gè)品種的數(shù)量能形成規(guī)模。因此，采用柔性化制作凸點(diǎn)技術(shù)具有成本低廉，封裝效率高，使用方便，靈活，工藝控制簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。不僅可解決微電子工業(yè)中可變加工批量、高密度、低成本封裝急需的難題，還為目前正蓬勃興起的RFID標(biāo)簽的柔性化生產(chǎn)提供條件。
（2）RFID芯片互連方法
RFID標(biāo)簽制造的主要目標(biāo)之一是降低成本。為此，應(yīng)盡可能減少工序，選擇低成本材料，減少工藝時(shí)間。從材料成本角度，應(yīng)優(yōu)先考慮NCA互連，且可以同點(diǎn)膠凸點(diǎn)相配合實(shí)現(xiàn)低成本制造。采取ACA互連在技術(shù)上是成熟的，但其缺點(diǎn)在于目前市場(chǎng)上的ACA材料價(jià)格仍然較為昂貴，而且都是針對(duì)細(xì)間距、高密度、高I/O數(shù)互連而研制的。如果能夠自制出成本低廉的滿足RFID互連的導(dǎo)電膠，ACA互連也能夠成為低成本的選擇。ICA互連的缺點(diǎn)在于工藝步驟相對(duì)較多，固化時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。
2.3.3 RFID標(biāo)簽關(guān)鍵封裝設(shè)備
RFID封裝設(shè)備由一系列工藝裝備組成的自動(dòng)化生產(chǎn)線，各工藝環(huán)節(jié)相對(duì)獨(dú)立，同時(shí)又相互制約，要實(shí)現(xiàn)高效率的生產(chǎn)，必須綜合考慮各個(gè)工藝環(huán)節(jié)的要求；從技術(shù)的角度，它是集光、機(jī)、電、氣、液于一體的高精技術(shù)裝備，涉及時(shí)間、壓力、溫度等多物理場(chǎng)的各種物理現(xiàn)象，需要解決速度、精度、效率、質(zhì)量、可靠性、成本等多方面的因素的影響。開(kāi)發(fā)高性能低成本的RFID制造裝備一直是業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。
目前RFID產(chǎn)品的封裝設(shè)備只有國(guó)外一些廠商提供，柔性基板的標(biāo)簽均選用從卷到卷的生產(chǎn)方式，該生產(chǎn)線包括基板進(jìn)料、上膠、芯片翻轉(zhuǎn)貼裝（倒裝）、熱壓固化、測(cè)試、基板收料等工藝流程。另一種生產(chǎn)方式為先制造RFID模塊，然后將其與天線基板進(jìn)行鍵合組裝。該方法由獨(dú)立的可精密定位的芯片轉(zhuǎn)移設(shè)備將芯片置于載帶構(gòu)成芯片模塊，再由芯片模塊將芯片轉(zhuǎn)移至天線基板，其優(yōu)點(diǎn)是兩次轉(zhuǎn)移可獨(dú)立并行執(zhí)行，芯片翻轉(zhuǎn)通過(guò)載帶的盤卷方式實(shí)現(xiàn)，因而生產(chǎn)效率得以提高。
RFID封裝設(shè)備的核心內(nèi)容是如何在多物理因素作用下，使鍵合機(jī)及相關(guān)工藝受控完成高質(zhì)量的接合界面。通常涉及幾方面的關(guān)鍵技術(shù)：多自由度柔性、靈活的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，基于視覺(jué)信息引導(dǎo)的識(shí)別與定位，膠固化及滴膠過(guò)程的時(shí)間、溫度和壓力控制，不同工藝單元技術(shù)的集成。
國(guó)內(nèi)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的倒裝封裝設(shè)備幾乎是空白，而國(guó)外廠商設(shè)備價(jià)格非常昂貴，一般需要上百萬(wàn)美元。如果直接購(gòu)買進(jìn)口設(shè)備，勢(shì)必大大增加生產(chǎn)成本。特別需要指出的是目前RFID封裝設(shè)備的技術(shù)工藝還在不斷的發(fā)展中，現(xiàn)有的國(guó)外制造裝備的技術(shù)水平依然無(wú)法滿足人們對(duì)RFID產(chǎn)品低成本制造的要求。目前國(guó)內(nèi)一些研究機(jī)構(gòu)正在從事電子制造裝備與技術(shù)的研發(fā)工作，并在RFID制造相關(guān)技術(shù)取得了突破。充分利用國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的基礎(chǔ)以及RFID發(fā)展的契機(jī)，鼓勵(lì)發(fā)展具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的RFID封裝設(shè)備對(duì)實(shí)現(xiàn)RFID的低成本和電子制造裝備產(chǎn)業(yè)都是非常有意義的。
3 RFID讀寫器設(shè)計(jì)與制造
RFID讀寫器的任務(wù)是控制射頻模塊向標(biāo)簽發(fā)射讀取信號(hào)，并接收標(biāo)簽的應(yīng)答，對(duì)標(biāo)簽的對(duì)象標(biāo)識(shí)信息進(jìn)行解碼，將對(duì)象標(biāo)識(shí)信息連帶標(biāo)簽上其它相關(guān)信息傳輸?shù)街鳈C(jī)以供處理。根據(jù)應(yīng)用不同，閱讀器可以是手持式或固定式。讀寫器在RFID系統(tǒng)中起到舉足輕重的作用，首先讀寫器的頻率決定了RFID系統(tǒng)的工作頻段；其次，讀寫器的功率直接影響射頻識(shí)別的距離。
讀寫器可以簡(jiǎn)化為控制系統(tǒng)和由接收器和發(fā)送器組成的射頻模塊兩個(gè)基本的功能塊，控制系統(tǒng)通常采用ASIC組件和微處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能，主要功能為：與應(yīng)用系統(tǒng)軟件進(jìn)行通信，并執(zhí)行從應(yīng)用系統(tǒng)軟件發(fā)來(lái)的動(dòng)作指令；控制與標(biāo)簽的通信過(guò)程；信號(hào)的編碼與解碼；執(zhí)行防碰撞算法；對(duì)讀寫器和標(biāo)簽之間傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密；進(jìn)行讀寫器和標(biāo)簽之間的身份驗(yàn)證。
射頻模塊的主要功能為：產(chǎn)生高頻發(fā)射能量，激活標(biāo)簽并為其提供能量；對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，用于將數(shù)據(jù)傳輸給標(biāo)簽；接收并解調(diào)來(lái)自標(biāo)簽的射頻信號(hào)。
在極低能量供給的工作條件下，協(xié)議級(jí)和電路級(jí)的優(yōu)化都已幾近極限，所以進(jìn)一步的優(yōu)化應(yīng)該把這兩者聯(lián)系起來(lái)，結(jié)合電路實(shí)現(xiàn)來(lái)考查協(xié)議的功耗。RFID系統(tǒng)中電子標(biāo)簽所獲能量微弱，無(wú)力再向周圍發(fā)射無(wú)線電波，只能反射來(lái)自讀寫器的電磁波；不同電子標(biāo)簽對(duì)來(lái)自讀寫器的輻射波的反射具有相同的頻譜特征，讀寫器不能區(qū)分； 電子標(biāo)簽的電路設(shè)計(jì)不能太復(fù)雜，電子標(biāo)簽和電子標(biāo)簽之間無(wú)法互相聯(lián)絡(luò)來(lái)協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)回送（反射）的過(guò)程。這樣碰撞問(wèn)題的解決只能依靠讀寫器利用發(fā)射出去的數(shù)據(jù)來(lái)控制電子標(biāo)簽的響應(yīng)并分析來(lái)自電子標(biāo)簽的響應(yīng)，通過(guò)反復(fù)詢問(wèn)，調(diào)整控制，最終使某一時(shí)刻只有一個(gè)電子標(biāo)簽響應(yīng)讀寫器，并且每一個(gè)電子標(biāo)簽都有響應(yīng)機(jī)會(huì)。解決防碰撞問(wèn)題有以下幾種方法：空分多路法使不同的電子標(biāo)簽分別進(jìn)入讀寫器的有效工作空間；頻分多路法使不同的電子標(biāo)簽分別使用不同的工作頻率；時(shí)分多路法使不同的電子標(biāo)簽分別占有不同的通訊時(shí)間。
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