一文解读RFID的工作原理

RFID又称为“射频认证”、“射频识别”或“非接触式IC卡”，它的用途从食堂的饭卡、公交车、地铁的月票卡、公民身份证到物流管理、车辆通行管理等等，越来越广。

RFID目前使用了三个频段：135kHz、13.56MHz和869MHz～915MHz。第一、二段为长波及短波，作用距离很近（被国家标准限制）；第三段为UHF,作用距离最远，可达10米。由于它不易仿造，存储的信息量大，所以在发达国家已逐步代替条形码贴在商品上。将来它还可用来代替一些电脑配件的安装卡，贴在电脑配件上。众所周知，现在买一台打印机或者一块视频转接卡，得先在电脑中利用安装碟或通过其他途径安装驱动程序，这样电脑才能识别，打印机才能动作，电视节目才能收到。将来新买的电脑配件上如都贴上RFID,就不用安装碟片或寻找驱动程序，直接插入电脑便能使用。

在我国RFID技术刚起步，所以许多人对它的工作原理还不太清楚，特别是“负载调制”部分。用笔者制作的这块实验板，可以很清楚地了解它的工作原理。

图1是RFID的工作原理框图，从框图中可知，RFID由两部分组成。标签（卡）主要由LC谐振回路和无源电子开关组成。当标签（卡）靠近读卡器的L1时，由于L2、C2回路起振，此时射频振荡器的能量被吸收，流过R1的电流减小，两端压降也随之降低；这时若闭合开关K1,造成短路，使L2、C2回路失谐，射频振荡器的能量未被吸收，流过R1的电流增大，两端压降提高。所以只要不停地按动K1,则负载电阻R1两端便得到一串脉冲调幅信号。该信号再经检波即恢复出低频脉冲信号。

图2是读卡器的实验电路。两个与非门组成的晶体振荡器工作于13.5MHz,其输出经过一个与非门及一只晶体管Q1放大，较强的高频输出电流通过0.1μF电容，流过L1、C1并联谐振电路，然后再流过负载电阻R1回到地。负载电阻R1两端得到等幅的振荡信号，若该信号有外界的负载调制，会产生脉冲调幅信号，再经锗二极管检波即恢复出低频脉冲信号。脉冲信号经0.47μF电容耦合到LM386加以放大，驱动扬声器发声。

标签（卡）的实际电路见图3所示，与框图一样，L2、C2为吸收能量的并联谐振回路。但是开关K1换成了晶体管Q2的c-e,因此变成无触点开关，只需从b脚输入一个微弱的脉冲信号即可。脉冲信号本来可以用555等IC来产生，但是没有音乐片好，因为它工作电压低，又省电，声音也不单调，输出的是脉冲调宽方波。音乐片的供电是从L2、C2谐振回路上取一点能量，经锗二极管整流而得，存储在100μF电容中便够用了，达到3V即可工作，若超过6V,会烧坏音乐片，所以最好在100μF电容两端并一只稳压管来保护。

L1（3匝）和L2（5匝）都用约φ0.5mm的单心塑料铜心线绕制。在一块废的电话充值卡上打上几枚空心铆钉就可把“卡”的电路焊装上去，其外观也才像IC卡。收、发两个谐振回路都应谐振于13.5MHz,特别是“卡”，调整方法是把“卡”置于L1上面（即L2与L1重合在一块）,再带电调节C2,使R2两端直流电压为最大即可，当然此时扬声器也最响。C2调好后用漆封住，该“卡”便能“投入使用”了。实践证明C1的调节作用不大，可留到以后慢慢调。

上面两个电路只能用来实验RFID最基本的工作原理，真正的RFID要复杂得多,此处的音乐片要换成单片机,扬声器要换成电脑。