射頻識(shí)別中的標(biāo)簽是射頻識(shí)別標(biāo)簽芯片和標(biāo)簽天線的結(jié)合體。標(biāo)簽根據(jù)其工作模式不同而分為主動(dòng)標(biāo)簽和被動(dòng)標(biāo)簽。

首先弄清無(wú)源標(biāo)簽的供電機(jī)理，繼而針對(duì)UHF RFID空中接口的應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行分析，才可能尋得完整的解決方案。

RFID是射頻識(shí)別技術(shù)的統(tǒng)稱，同條形碼、IC卡等其他識(shí)別方式相同，其基本功能是識(shí)別目標(biāo)物品的唯一標(biāo)識(shí)符(UID)，所不同的是以射頻傳輸方式來(lái)完成非接觸式的自動(dòng)識(shí)別，并實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)與多目標(biāo)的識(shí)別。RFID同時(shí)又是一種數(shù)據(jù)通信技術(shù)，具備通信系統(tǒng)的基本構(gòu)件如發(fā)送、接收和信道以及傳輸信息等基本功能，所不同的是其傳輸?shù)男畔⑹侨藶榈摹⑼ǖ?。憑借其存儲(chǔ)容量大、識(shí)別目標(biāo)多、讀取距離遠(yuǎn)、數(shù)據(jù)可加密等優(yōu)點(diǎn)及發(fā)展?jié)摿?，RFID被譽(yù)為當(dāng)今重要的技術(shù)之一。RFID系統(tǒng)應(yīng)用與發(fā)展的關(guān)鍵是電子標(biāo)簽，文中重點(diǎn)介紹電子標(biāo)簽的關(guān)鍵技術(shù)及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，并提出了我國(guó)現(xiàn)階段應(yīng)用和發(fā)展電子標(biāo)簽的基本對(duì)策。

在RF裝置中，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。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。本文考慮的頻帶是435MHz, 2.45 GHz 和5.8 GHz，在零售商品中使用。

RFID標(biāo)簽芯片的靈敏度是芯片剛剛被激活所需的最小能量。靈敏度是標(biāo)簽芯片最重要的性能指標(biāo)，它的大小直接影響RFID標(biāo)簽的性能，例如標(biāo)簽讀/寫距離等。因此標(biāo)簽芯片靈敏度準(zhǔn)確測(cè)試是芯片測(cè)試的重要內(nèi)容之一。

隨著射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)的快速發(fā)展，射頻識(shí)別系統(tǒng)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。由于分米波波段(UHF)的RFID系統(tǒng)具有高的讀取速率以及較長(zhǎng)的讀取距離，因此近年來(lái)關(guān)于UHF波段的RFID系統(tǒng)的研究越來(lái)越多。無(wú)源的RFID標(biāo)簽(Tag)通常由RFID標(biāo)簽芯片和RFID標(biāo)簽天線構(gòu)成。

電子標(biāo)簽天線的設(shè)計(jì)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)設(shè)計(jì)天線和自由空間的匹配，以及天線與標(biāo)簽芯片的匹配。當(dāng)工作頻率增加到微波波段，天線與電子標(biāo)簽芯片之間的匹配問(wèn)題變得更加嚴(yán)峻。

RFID是射頻識(shí)別技術(shù)的統(tǒng)稱，同條形碼、IC卡等其他識(shí)別方式相同，其基本功能是識(shí)別目標(biāo)物品的唯一標(biāo)識(shí)符(UID)，所不同的是以射頻傳輸方式來(lái)完成非接觸式的自動(dòng)識(shí)別，并實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)與多目標(biāo)的識(shí)別。

對(duì)于 UHF 頻段RFID 標(biāo)簽的研究，國(guó)際上許多研究單位已經(jīng)取得了一些出色的成果。例如，Atmel 公司在JSSC 上發(fā)表了最小RF 輸入功率可低至 16.7μW的UHF 無(wú)源RFID 標(biāo)簽。這篇文章由于其超低的輸入功率，已經(jīng)成為RFID 標(biāo)簽設(shè)計(jì)的一篇經(jīng)典文章，被多次引用。在 2005 年，JSSC 發(fā)表了瑞士聯(lián)邦技術(shù)研究院設(shè)計(jì)的一款最小輸入功率僅為2.7μW，讀寫距離可達(dá)12m 的2.45G RFID 標(biāo)簽芯片。在超 小、超薄的RFID 標(biāo)簽設(shè)計(jì)上，日本日立公司在2006年ISSCC 會(huì)議上提出了面積僅為0.15mm×0.15mm，芯片厚度僅為.5μm 的 RFID 標(biāo)簽芯片。國(guó)內(nèi)在RFID 標(biāo)簽領(lǐng)域的研究，目前與國(guó)外頂尖的科研成果還有不小的差距，需要國(guó)內(nèi)科研工作者加倍的努力。

對(duì)于標(biāo)簽芯片，降低系統(tǒng)時(shí)鐘頻率是降低功耗、提高通訊距離的最有效手段。首先從理論上按照一種等效判決方法推導(dǎo)出PIE解碼電路的更低時(shí)鐘頻率，提出了一種低時(shí)鐘頻率下基于ISO 18000-6 TYPE C協(xié)議的UHF RFID標(biāo)簽芯片解碼電路的實(shí)現(xiàn)方案。設(shè)計(jì)的解碼電路大幅度降低了標(biāo)簽芯片解碼電路功耗，提高了標(biāo)簽響應(yīng)靈敏度。

EPCglobal制定了標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)過(guò)程規(guī)范，它規(guī)范了EPCglobal各部門的職責(zé)以及標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)的業(yè)務(wù)流程。對(duì)遞交的標(biāo)準(zhǔn)草案進(jìn)行多方審核，技術(shù)方面的審核內(nèi)容包括防碰撞算法性能、應(yīng)用場(chǎng)景、標(biāo)簽芯片占用面積、讀寫器復(fù)雜度、密集讀寫器組網(wǎng)、數(shù)據(jù)安全六個(gè)方面，確保制定的標(biāo)準(zhǔn)具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。下面分別介紹EPCglobal 體系框架和相應(yīng)的RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

耗材市場(chǎng)的巨大利潤(rùn)也使其成為不法分子的造假目標(biāo)，致使市場(chǎng)出現(xiàn)：假貨橫行下，品牌信譽(yù)嚴(yán)重受損;假貨難辨真?zhèn)危瑩屨颊肥袌?chǎng)，消費(fèi)者利益受損;直接導(dǎo)致消費(fèi)者忠誠(chéng)度降低，直接影響企業(yè)利益，擾亂市場(chǎng)格局。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，為產(chǎn)品的革新帶來(lái)了可能，解決產(chǎn)品防偽、經(jīng)銷及售后問(wèn)題，而具體到凈化效果的實(shí)現(xiàn)上，則需要深厚的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)和龐大的行業(yè)數(shù)據(jù)。

對(duì)比GB29768和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 18000-6C，分析了GB29768針對(duì)我國(guó)國(guó)情的協(xié)議改進(jìn)和優(yōu)勢(shì)，并著重介紹了RFID 標(biāo)簽的安全協(xié)議。在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了一款基于自主協(xié)議的國(guó)產(chǎn)自主超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽芯片，并給出了設(shè)計(jì)這款芯片的關(guān)鍵技術(shù)。

溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件組件主要由3部分構(gòu)成：溫度傳感器標(biāo)簽、讀寫器、后臺(tái)服務(wù)器[3]。其中后臺(tái)服務(wù)器通過(guò)RS485總線或網(wǎng)線連接至讀寫器，讀寫器通過(guò)饋線與其天線相連，標(biāo)簽天線集成在標(biāo)簽芯片上，標(biāo)簽與讀寫器應(yīng)用RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信。

從RFID的基本原理出發(fā)，介紹了電子標(biāo)簽的關(guān)鍵技術(shù)，包括芯片、天線設(shè)計(jì)、封裝和標(biāo)簽技術(shù)的應(yīng)用。針對(duì)設(shè)計(jì)熱點(diǎn)及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，總結(jié)了電子標(biāo)簽的發(fā)展趨勢(shì)，提出了我國(guó)當(dāng)前應(yīng)用和發(fā)展電子標(biāo)簽的基本對(duì)策。

本文基于ISO/IEC 18000-6C標(biāo)準(zhǔn)，給出了UHF無(wú)源電子標(biāo)簽芯片模擬電路的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)結(jié)果表明電路具有很高的整流效率，滿足了設(shè)計(jì)要求。下一步的研究將進(jìn)行標(biāo)簽芯片的版圖設(shè)計(jì)和流片，用實(shí)際測(cè)試結(jié)果來(lái)進(jìn)一步驗(yàn)證設(shè)計(jì)的有效性。

根據(jù)ISO18000-6C標(biāo)準(zhǔn)，采用EP1C6Q240FPGA以及模擬射頻分立元件，經(jīng)過(guò)總體設(shè)計(jì)、PCB板設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、代碼設(shè)計(jì)、仿真與下載，以及系統(tǒng)調(diào)試后，完成了基于FPGA的板級(jí)標(biāo)簽的軟、硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)通過(guò)測(cè)試，已能夠正常工作，讀寫性能優(yōu)異，并實(shí)現(xiàn)了防沖突功能。在此基礎(chǔ)上可以進(jìn)一步提高其安全性和可靠性，所設(shè)計(jì)的標(biāo)簽數(shù)字電路RTL代碼能夠直接應(yīng)用到標(biāo)簽芯片開(kāi)發(fā)中，為下一步設(shè)計(jì)出符合該標(biāo)準(zhǔn)的電子標(biāo)簽芯片提供了有力的保證。

目前，VICC的數(shù)字部分的控制器有兩種：嵌入式CPU和狀態(tài)機(jī)。嵌入式CPU設(shè)計(jì)較為靈活，能實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的加密算法，但是功耗較大、成本高;而狀態(tài)機(jī)則功耗低、成本低，因而在注重功耗和成本的RFID市場(chǎng)獲得了廣泛應(yīng)用，也為本文所采用。

本文分析和設(shè)計(jì)了應(yīng)用于超高頻無(wú)源射頻標(biāo)簽的射頻接口電路，并利用0.18m工藝流片驗(yàn)證。根據(jù)芯片測(cè)試結(jié)果，該射頻接口電路能夠在讀寫器4W等效發(fā)射功率下距讀寫器4m處為射頻標(biāo)簽芯片提供足夠的工作電壓，并且在芯片近場(chǎng)時(shí)能夠有效地穩(wěn)定電源電壓。解調(diào)信號(hào)基本正常可用。因此，該射頻接口電路可滿足超高頻遠(yuǎn)距離無(wú)源射頻標(biāo)簽芯片的要求，具有實(shí)用意義。

有源射頻識(shí)別定位系統(tǒng)現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于各種定位場(chǎng)景。針對(duì)實(shí)際場(chǎng)景下電子標(biāo)簽小型化的需求，在半徑為14 mm的半圓里，應(yīng)用彎折線實(shí)現(xiàn)了標(biāo)簽PCB天線的小型化設(shè)計(jì)，增益達(dá)到-17 dB?；诩傇娐罚炀€實(shí)現(xiàn)了433 MHz的諧振特性，且標(biāo)簽天線與標(biāo)簽芯片實(shí)現(xiàn)了50 Ω的阻抗匹配。

提出了一個(gè)適用于無(wú)源RFID溫度檢測(cè)標(biāo)簽芯片的低壓、低功耗、快速A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字溫度傳感器電路。采用BJT管的Vbe電壓和PTAT電流相結(jié)合的方法，同時(shí)使用SAR A/D轉(zhuǎn)換器，避免了使用帶隙基準(zhǔn)電壓電路所需的較高工作電壓，使電路在1 V以上就可工作。電路的功耗電流約4 μA，使用80 kHz 的時(shí)鐘，A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間小于100 μs。

有源射頻識(shí)別定位系統(tǒng)現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于各種定位場(chǎng)景。針對(duì)實(shí)際場(chǎng)景下電子標(biāo)簽小型化的需求，在半徑為14 mm的半圓里，應(yīng)用彎折線實(shí)現(xiàn)了標(biāo)簽PCB天線的小型化設(shè)計(jì)，增益達(dá)到-17 dB。基于集總元件電路，天線實(shí)現(xiàn)了433 MHz的諧振特性，且標(biāo)簽天線與標(biāo)簽芯片實(shí)現(xiàn)了50 Ω的阻抗匹配。

在此針對(duì)ISO18000-6C/B標(biāo)準(zhǔn)，研究和分析了UHF RFID無(wú)源標(biāo)簽芯片的系統(tǒng)組成以及模擬射頻前端的電路方案。基于Cadence Spectre設(shè)計(jì)仿真平臺(tái)和TSMCO.18μm CMOS混合信號(hào)工藝，對(duì)模擬射頻前端的整流電路、穩(wěn)壓電路、ASK調(diào)制/解調(diào)電路、上電復(fù)位電路、時(shí)鐘產(chǎn)生電路等核心模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)與仿真，通過(guò)MPW項(xiàng)目流片實(shí)現(xiàn)。最后，給出了芯片各模塊的測(cè)試結(jié)果。

作為一款符合ISO14443A協(xié)議和NFC Forum Type 2 Tag 標(biāo)準(zhǔn)的 NFC標(biāo)簽芯片，英飛凌SLE66R01PN帶有128 Bytes的用戶存儲(chǔ)容量，7 Bytes的UID，1萬(wàn)次以上的數(shù)據(jù)讀寫次數(shù)和10年的數(shù)據(jù)保存時(shí)間。藍(lán)牙配對(duì)功能是目前NFC Forum Type 2 Tag標(biāo)簽的主流應(yīng)用領(lǐng)域，而大部分應(yīng)用方案都是采用類似于下圖1的不帶觸發(fā)功能的設(shè)計(jì)。

文中介紹了半主動(dòng)式電子標(biāo)簽硬件和軟件的設(shè)計(jì)方案，應(yīng)用AS3933低頻喚醒接收芯片實(shí)現(xiàn)了電子標(biāo)簽低頻喚醒接收功能。針對(duì)低頻喚醒接收模塊，計(jì)算和討論了其并聯(lián)諧振電路相關(guān)的參數(shù)，并給出了電路和程序設(shè)計(jì)的方案。應(yīng)用低頻喚醒技術(shù)的半主動(dòng)式電子標(biāo)簽可靠的低頻通信距離可達(dá)3m以上，同時(shí)低頻喚醒技術(shù)顯著降低了電子標(biāo)簽的運(yùn)行功耗。

利用Xilinx的FPGA設(shè)計(jì)了一個(gè)FPGA原型驗(yàn)證平臺(tái)，用于無(wú)源高頻電子標(biāo)簽芯片的功能驗(yàn)證。主要描述了驗(yàn)證平臺(tái)的硬件設(shè)計(jì)，解決了由分立元件實(shí)現(xiàn)模擬射頻前端電路時(shí)存在的問(wèn)題，提出了FPGA器件選型原則和天線設(shè)計(jì)的理論模型。同時(shí)，給出了驗(yàn)證平臺(tái)的測(cè)試結(jié)果，通過(guò)實(shí)際的測(cè)試證明了驗(yàn)證平臺(tái)設(shè)計(jì)的正確性和可靠性。該驗(yàn)證平臺(tái)有力地支撐了RFID芯片的功能驗(yàn)證，大大提高了標(biāo)簽芯片的投片成功率。

提出一種測(cè)試UHF頻段無(wú)源RFID標(biāo)簽芯片靈敏度的方法。該方法依據(jù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀和標(biāo)簽測(cè)試儀接口特性阻抗相同的特性，利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試標(biāo)簽芯片的反射系數(shù)，然后通過(guò)標(biāo)簽測(cè)試儀測(cè)試芯片和儀器接口的匹配損耗，進(jìn)而計(jì)算標(biāo)簽芯片的靈敏度。利用該方法對(duì)NXP_G2XM芯片和ImPINj_Monza3芯片在800～1 000 MHz頻段內(nèi)靈敏度進(jìn)行測(cè)試，并將測(cè)試結(jié)果與datasheet進(jìn)行對(duì)照，分析誤差產(chǎn)生的原因，最終證明此方法的準(zhǔn)確性。該測(cè)試方法采用常規(guī)儀器對(duì)800～1 000 MHz頻段內(nèi)靈敏度進(jìn)行測(cè)試，有重要實(shí)際意義。

提出了一種基于ISO/IEC15693 協(xié)議的標(biāo)簽芯片編解碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方法，使編解碼更加完整準(zhǔn)確。采用Verilog HDL建立RTL模型，用ModelSim進(jìn)行功能仿真，并在Altera DE2-115與射頻前端搭建的平臺(tái)上進(jìn)行了FPGA驗(yàn)證。最后不僅功能驗(yàn)證正確，而且比協(xié)議中要求的識(shí)別凹槽寬度范圍廣，處理更加靈活，同時(shí)減小了射頻前端模擬解調(diào)的壓力。對(duì)其他編解碼系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)也有一定的借鑒意義。

UHF RFID是一款超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽芯片。該芯片采用無(wú)源供電方式：在收到載波能量后，RF前端單元產(chǎn)生Vdd電源信號(hào)，供給整芯片工作。由于供電系統(tǒng)的限制，該芯片無(wú)法產(chǎn)生較大的電流驅(qū)動(dòng)，因此低功耗設(shè)計(jì)成為芯片研發(fā)過(guò)程中的主要突破點(diǎn)。

根據(jù)ISO18000-6B協(xié)議，從閱讀器到應(yīng)答器的數(shù)據(jù)傳送通過(guò)對(duì)載波的幅度調(diào)制（ASK）完成，數(shù)據(jù)編碼為通過(guò)生成脈沖創(chuàng)建的曼徹斯特碼編碼，速率為40 kb/s；標(biāo)簽返回給閱讀器的數(shù)據(jù)通過(guò)FM0編碼調(diào)制后發(fā)送至模擬前端， 經(jīng)由天線發(fā)送至閱讀器。

近年來(lái),射頻識(shí)別(Radio frequency of identification, RFID)技術(shù),特別是在物流供應(yīng)鏈上的產(chǎn)品包裝箱標(biāo)識(shí)和自動(dòng)跟蹤管理技術(shù)的研究及應(yīng)用迅速發(fā)展。典型的 RFID 系統(tǒng)由 RFID 讀寫器和 RFID 標(biāo)簽組成, RFID 標(biāo)簽依靠讀寫器發(fā)射的電磁信號(hào)供電,并通過(guò)反射調(diào)制電磁信號(hào)與讀寫器通信。

RFID標(biāo)簽芯片的靈敏度是芯片剛剛被激活所需的最小能量。靈敏度是標(biāo)簽芯片最重要的性能指標(biāo)，它的大小直接影響RFID標(biāo)簽的性能，例如標(biāo)簽讀／寫距離等。因此標(biāo)簽芯片靈敏度準(zhǔn)確測(cè)試是芯片測(cè)試的重要內(nèi)容之一。