RFID技術原理及應用

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射頻識別（RFID）是物聯網的重要核心技術，本書根據最新的物聯網工程本科專業教學需要和發展方向，結合RFID技術的最新發展及編者多年的RFID技術研發經驗和教學經驗編寫而成。本書主要介紹RFID技術的基本工作原理、編解碼技術、天線技術、射頻前端、低頻RFID技術、高頻RFID技術、微波RFID技術、標準體系、中間件、系統檢測及應用系統的構建、應用實例等內容。

目錄大綱

第1章 RFID技術概述 001
1.1 RFID基本概念 001
1.1.1 識別與自動識別 001
1.1.2 常用的自動識別技術 001
1.1.3 RFID技術 003
1.2 RFID技術的基本原理 005
1.2.1 無線電通信 005
1.2.2 耦合方式 006
1.2.3 防沖突機制 006
1.3 RFID系統應用架構 007
1.3.1 電子標簽 007
1.3.2 讀寫器 011
1.3.3 RFID中間件與RFID應用系統軟件 012
1.4 RFID的系統特徵 013
1.4.1 數據傳輸 013
1.4.2 通信時序 014
1.4.3 能量獲取 015
1.5 RFID技術的應用與發展前景 016
1.5.1 RFID技術的應用領域 016
1.5.2 讀寫器的發展趨勢 018
1.5.3 電子標簽的發展趨勢 019
1.5.4 RFID技術與5G 019
1.5.5 RFID技術與大數據 020
1.5.6 RFID技術與人工智能 020
習題1 021
第2章 RFID技術基礎 022
2.1 數字通信基礎 022
2.1.1 RFID系統的通信模型 022
2.1.2 信號 023
2.1.3 通道 023
2.2 數據編碼技術 025
2.2.1 編碼技術分類 025
2.2.2 RFID常用編碼方式 026
2.2.3 RFID編碼方式的選擇 028
2.3 調制技術 028
2.3.1 調制與解調 028
2.3.2 RFID調制類型 029
2.4 通信數據的完整性 031
2.4.1 奇偶校驗 031
2.4.2 縱向冗餘校驗 032
2.4.3 循環冗餘碼校驗 033
2.5 通信數據的安全性 034
2.5.1 RFID系統安全需求 034
2.5.2 RFID系統安全風險因素 034
2.5.3 RFID系統所受攻擊類型 035
2.5.4 RFID系統認證技術 035
2.6 加密技術 037
2.6.1 加密技術的基本概念 037
2.6.2 DES加密技術 038
2.6.3 AES加密技術 043
2.6.4 非對稱加密技術 050
2.7 防沖突算法 051
2.7.1 防沖突算法分類 052
2.7.2 ALOHA算法 052
2.7.3 二進制搜索算法 054
習題2 056
第3章 RFID工作頻率與天線 057
3.1 RFID工作頻率 057
3.1.1 頻譜劃分 057
3.1.2 ISM頻段 058
3.1.3 RFID使用的頻段 059
3.2 天線 059
3.2.1 天線的定義與分類 059
3.2.2 天線的基本參數 060
3.2.3 天線的研究方法 062
3.2.4 天線的場區 063
3.2.5 RFID天線設計 064
3.3 RFID天線技術 066
3.3.1 低頻和高頻RFID天線技術 066
3.3.2 微波RFID天線技術 067
3.4 RFID天線的製造工藝 072
3.4.1 線圈繞製法 072
3.4.2 蝕刻法 073
3.4.3 印刷法 073
習題3 074
第4章 RFID射頻前端 076
4.1 讀寫器天線電路 076
4.1.1 串聯諧振 076
4.1.2 電感線圈的交變磁場 080
4.2 電子標簽天線電路 082
4.2.1 並聯諧振 082
4.2.2 串、並聯迴路阻抗等效互換 084
4.3 電感耦合 085
4.3.1 電子標簽線圈感應電壓 086
4.3.2 電子標簽諧振迴路端電壓 087
4.3.3 電子標簽直流電源電壓獲取 088
4.3.4 負載調制 089
4.4 射頻濾波器 094
4.4.1 射頻濾波器概述 094
4.4.2 低通濾波器原型 095
4.4.3 濾波器的變換 101
4.4.4 濾波器設計的基本流程 102
4.4.5 短截線濾波器設計 103
4.4.6 階梯阻抗低通濾波器 107
4.4.7 平行耦合微帶線帶通濾波器 109
4.5 射頻低噪聲放大器 110
4.5.1 射頻放大器的穩定性 110
4.5.2 射頻放大器的功率增益 115
4.5.3 射頻放大器的失配 117
4.5.4 射頻放大器的噪聲 117
4.6 射頻功率放大器 119
4.6.1 射頻功率放大器的分類及參數 119
4.6.2 交調失真 120
4.7 射頻振盪器 121
4.7.1 振盪器的基本類型 122
4.7.2 射頻低頻段振盪器 122
4.7.3 微波振盪器 124
4.8 射頻混頻器 127
4.8.1 混頻器的特性 127
4.8.2 單端二極管混頻器 128
4.8.3 二極管單平衡混頻器 129
4.8.4 二極管雙平衡混頻器 129
習題4 130
?
第5章 低頻RFID技術 131
5.1 低頻RFID電子標簽 131
5.1.1 EM系列電子標簽 131
5.1.2 HITAG系列電子標簽 136
5.1.3 ATA系列電子標簽 140
5.2 低頻RFID接口芯片 143
5.2.1 U2270B芯片 143
5.2.2 HTRC110芯片 146
5.2.3 EM4095芯片 149
5.3 低頻RFID讀寫器開發舉例 152
5.3.1 基於EM4095的低頻RFID讀寫器開發 152
5.3.2 具有防復制功能的ID卡讀寫器設計與實現 156
習題5 160
第6章 高頻RFID技術 161
6.1 高頻RFID電子標簽 161
6.1.1 Mifare系列電子標簽 161
6.1.2 ICODE系列電子標簽 172
6.1.3 高頻段CPU卡 174
6.1.4 高頻段其他類型電子標簽 176
6.2 高頻RFID接口芯片 178
6.2.1 CLRC632芯片 178
6.2.2 PN512芯片 182
6.2.3 TRF7960芯片簡介 185
6.3 高頻RFID讀寫器開發舉例 186
6.3.1 基於RC632芯片的高頻RFID讀寫器開發 186
6.3.2 基於PN512芯片的高頻RFID讀卡器開發 188
習題6 191
第7章 微波RFID技術 193
7.1 電磁反向散射耦合 193
7.1.1 電磁反向散射工作原理 193
7.1.2 電磁反向散射能量傳遞 195
7.1.3 微波RFID的防沖突算法 195
7.1.4 IQ調制與載波泄露 200
7.2 無源微波RFID芯片 201
7.2.1 UCODE系列無源應答器芯片 201
7.2.2 Higgs系列無源應答器芯片 204
7.2.3 Monza 系列無源應答器芯片 205
7.3 微波RFID收發器芯片 206
7.3.1 2.4GHz無線收發器nRF24L01 206
7.3.2 860～960MHz 系列射頻收發芯片 209
7.3.3 低於1GHz的多頻點無線收發器 212
7.4 微波有源應答器設計 214
7.4.1 設計方案分析 214
7.4.2 系統軟硬件設計 215
7.5 微波RFID讀寫器開發 216
7.5.1 系統基本參數 216
7.5.2 微波RFID讀寫器硬件設計 217
7.5.3 微波RFID讀寫器軟件設計 218
習題7 220
第8章 RFID標準體系 221
8.1 RFID標準體系概述 221
8.1.1 RFID標準化組織 221
8.1.2 RFID標準分類 222
8.1.3 ISO/IEC標準體系總覽 223
8.2 ISO/IEC14443 224
8.2.1 ISO/IEC14443的物理特性與射頻能量 224
8.2.2 ISO/IEC14443的信號接口 225
8.2.3 ISO/IEC14443 Type A的幀格式與防沖突 227
8.2.4 ISO/IEC14443 Type A的命令集 230
8.2.5 ISO/IEC14443 Type B的幀格式與防沖突 234
8.2.6 ISO/IEC14443 Type B的命令集 237
8.3 ISO/IEC15693 241
8.3.1 ISO/IEC15693的信號接口 241
8.3.2 ISO/IEC15693的傳輸協議 245
8.3.3 ISO/IEC15693的防沖突 248
8.3.4 ISO/IEC15693的命令集 250
8.4 ISO/IEC18000 251
8.4.1 ISO/IEC18000-6 Type A 251
8.4.2 ISO/IEC18000-6 Type B 254
8.4.3 ISO/IEC18000-6 Type C 255
8.5 EPCglobal標準體系 257
8.5.1 EPC系統概述 258
8.5.2 EPC編碼體系 259
8.5.3 EPC電子標簽分類 261
8.5.4 EPC系統組成 262
8.6 UID泛在識別中心標準體系 264
8.6.1 泛在識別碼 264
8.6.2 泛在通信器 264
8.6.3 信息系統服務器 265
8.6.4 ucode解析服務器 265
8.6.5 ucode電子標簽分級 266
習題8 267
第9章 RFID系統應用 268
9.1 RFID應用系統構建 268
9.1.1 標準選擇 268
9.1.2 頻率選擇 269
9.1.3 元件選擇 270
9.1.4 應用系統架構與運行環境 271
9.1.5 接口方式 272
9.1.6 應用系統軟件 278
9.1.7 RFID項目實施 278
9.2 基於低頻RFID技術的賽鴿競翔系統 281
9.2.1 比賽規則與形式 281
9.2.2 電子腳環感應踏板的工作原理 282
9.2.3 電子腳環感應踏板的硬件設計 282
9.2.4 電子腳環感應踏板的軟件設計 284
9.3 基於高頻RFID技術的酒店門鎖系統 286
9.3.1 系統整體分析 286
9.3.2 系統硬件設計 286
9.3.3 系統軟件設計 288
9.4 基於微波RFID技術的ETC系統 291
9.4.1 ETC系統概述 291
9.4.2 ETC系統構成 292
9.4.3 ETC系統的優缺點及發展展望 294
9.5 EAS系統簡介 296
9.5.1 EAS系統概述 296
9.5.2 射頻法EAS系統 297
習題9 298
第10章 RFID中間件與系統測試 299
10.1 RFID中間件概述 299
10.1.1 RFID軟件分類 299
10.1.2 RFID中間件的基本概念 300
10.1.3 RFID中間件的層次結構 304
10.2 RFID中間件的關鍵技術 306
10.2.1 設備接入技術 306
10.2.2 設備監控技術 307
10.2.3 應用層事件規範 307
10.2.4 面向服務的體系結構 309
10.2.5 Web Service 310
10.3 RFID測試與分析技術概述 311
10.3.1 RFID測試的目的與分類 312
10.3.2 RFID測試技術現狀和發展趨勢 312
10.4 RFID技術測試 313
10.4.1 RFID技術測試的主要內容 313
10.4.2 RFID技術測試的環境 314
10.4.3 RFID技術測試的步驟 315
10.5 RFID應用測試 316
10.5.1 RFID應用測試的主要內容 317
10.5.2 RFID應用測試的一般方法 317
習題10 319
附錄A 本書採用的縮寫 320
參考資料 325