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图书内容

内容简介

RFID技术是一项多学科融合的新兴应用技术，已广泛用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域。本书主要介绍特高频和超高频RFID的原理及应用。全书共分为五部分，分别介绍RFID技术的术语、定义、基本原理及应用和市场；特高频和超高频RFID的射频传输理论、电磁场计算和能量转换、一致性、传输距离、环境影响等；通信与传输、基带信号、载波调制、扩频技术等；特高频和超高频RFID的标准，以及标签和基站的天线等技术。

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ISBN：9787121212819

开本：16开

页数：388

字数：621

本书目录

第一部分  RFID: 一般特征、基本原理和市场
第1 章  简介、定义和词汇……………………………………………………………………… 2
1.1  频率及其分类…………………………………………………………………………… 2
1.2  RFID: 使用者及其目的………………………………………………………………… 4
1.3  历史……………………………………………………………………………………… 4
1.4  射频(或非接触式)识别及其应用范围………………………………………………… 5
1.5  非接触式通信的概念…………………………………………………………………… 6
1.6  RFID 系统的组成、术语和词汇………………………………………………………… 7
1.7  词汇: RFID 中使用的术语……………………………………………………………… 9
1.8  附录: 单位和常数……………………………………………………………………… 11
第2 章  基站标签系统的基本工作原理……………………………………………………… 12
2.1  能量转换和通信模式…………………………………………………………………… 12
2.2  前向链路和反向链路…………………………………………………………………… 13
2.3  数据通信………………………………………………………………………………… 22
2.4  通信原理………………………………………………………………………………… 23
2.5  工作模式的概念………………………………………………………………………… 25
2.6  数据传输工作中常见的问题…………………………………………………………… 27
2.7  有关远距离RFID 系统更具体的问题………………………………………………… 29
第3 章  非接触式技术的市场和应用…………………………………………………………… 31
3.1  非接触式技术和RFID 的市场………………………………………………………… 31
3.2  标签应用………………………………………………………………………………… 32
3.3  市场上的工作者和参与者……………………………………………………………… 37
第二部分  电磁波的传输: 原理、理论及实际情况
第4 章  核心理论………………………………………………………………………………… 41
4.1  电磁波的传输和辐射现象……………………………………………………………… 41
4.2  赫兹偶极子……………………………………………………………………………… 41
4.3  空间中场和区域的分类………………………………………………………………… 44
4.4  UHF 和SHF 频段的RFID 应用，即远场应用………………………………………… 47
4.5  赫兹偶极子和任意长度的偶极子，l/ n 和l/2 ……………………………………… 61
4.6  本章主要公式列表……………………………………………………………………… 67
4.7  附录1: 麦克斯韦方程组的简要说明………………………………………………… 68
4.8  附录2: 复数的简要说明……………………………………………………………… 69
4.9  附录3: 用复数表示的功率的简要说明……………………………………………… 70
4.10 附录4: 有关矢量的简要说明………………………………………………………… 72
第5 章  波在自由空间中的传输………………………………………………………………… 74
5.1  全向和各向异性天线…………………………………………………………………… 74
5.2  天线增益………………………………………………………………………………… 75
5.3  空间中一点的功率通量密度…………………………………………………………… 78
5.4  有效辐射功率PERP……………………………………………………………………… 80
第6 章  标签天线终端的功率恢复……………………………………………………………… 86
6.1  恢复发射的辐射功率(或部分) ……………………………………………………… 86
6.2  孔径或表面的概念……………………………………………………………………… 86
6.3  RFID 应用需要的主要参数的定义…………………………………………………… 100
第7 章  实际检查: 如何处理每天的问题…………………………………………………… 116
7.1  应用环境的影响……………………………………………………………………… 116
7.2  标签的极化损耗兹polarization = p ………………………………………………………… 125
7.3  天线负载失配因子兹load matching = q …………………………………………………… 129
7.4  电压驻波比(VSWR) ………………………………………………………………… 131
7.5  因为天线的物理设计造成的损耗兹antenna……………………………………………… 137
7.6  总结…………………………………………………………………………………… 137
7.7  在UHF 和2.45 GHz 时RFID 的应用实例………………………………………… 138
7.8  标签基片上的集成电路的峰值影响………………………………………………… 140
7.9  总结…………………………………………………………………………………… 140
7.10 UHF 和SHF 举例……………………………………………………………………… 142
7.11 附录: 关于UHF 和水的现实与想象………………………………………………… 143
第8 章  波的反射和/或再辐射及RFID 应用………………………………………………… 146
8.1  波散射的物理现象…………………………………………………………………… 146
8.2  散射方式……………………………………………………………………………… 147
8.3  被标签散射的功率Ps ………………………………………………………………… 147
8.4  标签的雷达截面滓e s ………………………………………………………………… 156
8.5  附录…………………………………………………………………………………… 168
第9 章  反向散射技术及其应用……………………………………………………………… 170
9.1  基站和标签之间反向散射的通信原理……………………………………………… 170
9.2  标签的品质因数驻滓e s或驻RCS ……………………………………………………… 173
9.3  附录: 第7 章至第9 章主要公式总结……………………………………………… 191
第10 章  RFID 实例研究……………………………………………………………………… 193
10.1  实例1: 应用于远程供电无源标签………………………………………………… 193
10.2  实例2: 应用于电池供电无源标签………………………………………………… 193
10.3  实例1a 和1b: 应用于远程供电无源标签………………………………………… 193
10.4  实例2: 应用于电池供电无源标签………………………………………………… 200
第三部分  通信和传输、基带信号、载波调制和交互
第11 章  数字技术方面: 位编码和基带信号………………………………………………… 209
11.1  位编码………………………………………………………………………………… 209
11.2  UHF 和SHF 频段的RFID 应用中位编码的不同类型……………………………… 211
11.3  不同位编码类型的总结……………………………………………………………… 220
第12 章  模拟技术方面: 载波调制原理……………………………………………………… 221
12.1  调制类型……………………………………………………………………………… 221
12.2  从基站到标签的前向链路载波调制的类型………………………………………… 222
12.3  幅度调制……………………………………………………………………………… 222
12.4  频率调制和相位调制………………………………………………………………… 228
12.5  总结…………………………………………………………………………………… 230
第13 章  扩频技术……………………………………………………………………………… 231
13.1  跳频、捷变系统和扩频理论………………………………………………………… 231
13.2  扩频技术……………………………………………………………………………… 231
13.3  扩展窄带调制载波的辐射频谱的跳频或捷变系统………………………………… 236
13.4  扩展宽带调制载波的辐射频谱的扩频系统………………………………………… 244
13.5  “混合冶扩频技术: DSSS 和FHSS ………………………………………………… 249
13.6  展望未来……………………………………………………………………………… 250
13.7  SHF 上的例子………………………………………………………………………… 251
13.8  FHSS,LBT,DSSS 和RFID …………………………………………………………… 252
第14 章  相互作用和结论……………………………………………………………………… 253
14.1  关系、相互作用和性能……………………………………………………………… 253
14.2  第三部分的一般总结………………………………………………………………… 260
第四部分  标准和准则
第15 章  UHF 和SHF 频段的RFID 标准…………………………………………………… 263
15.1  标准的作用…………………………………………………………………………… 263
15.2  用户和供应商的标准………………………………………………………………… 263
15.3  ISO/ OSI 模型………………………………………………………………………… 263
15.4  ISO 非接触式技术标准……………………………………………………………… 267
15.5  附录1: EPC 系统的结构和层级…………………………………………………… 286
15.6  附录2: EPC 的结构………………………………………………………………… 287
15.7  附录3: 关于ISO 18000鄄6C—EPC C1 G2 的一些日常性能的事实…………… 288
第16 章  准则和电磁场人体暴露……………………………………………………… 292
16.1  标准和准则的调查…………………………………………………………………… 292
16.2  美国、欧洲、法国和世界其他地方关于UHF 和SHF RFID 的准则总结…………… 295
16.3  在人类环境中关于电磁领域的标准: 人体暴露…………………………………… 297
16.4  将遇到的其他要求…………………………………………………………………… 300
第17 章  规则对性能的影响和后果…………………………………………………………… 302
17.1  频率…………………………………………………………………………………… 302
17.2  传输电平……………………………………………………………………………… 303
17.3  总结…………………………………………………………………………………… 312
17.4  欧洲与美国之间的比较……………………………………………………………… 313
17.5  世界范围内和欧洲的UHF 或13.56 MHz ………………………………………… 315
17.6  附录: 主要标准和规则……………………………………………………………… 320
第五部分  标签与基站的组成
第18 章  RFID 标签…………………………………………………………………………… 324
18.1  绪论…………………………………………………………………………………… 324
18.2  工作原理总结………………………………………………………………………… 324
18.3  标签技术……………………………………………………………………………… 325
18.4  标签天线……………………………………………………………………………… 329
第19 章  基站…………………………………………………………………………………… 334
19.1  简介…………………………………………………………………………………… 334
19.2  基站硬件结构的例子………………………………………………………………… 340
19.3  产品范例……………………………………………………………………………… 356
19.4  基站天线……………………………………………………………………………… 359
19.5  总结…………………………………………………………………………………… 360
第20 章  评价标签和系统的一致性、性能及方法…………………………………………… 361
20.1  正式的测量和测试方法……………………………………………………………… 361
20.2  所需参数……………………………………………………………………………… 362
20.3  简单的测量方法……………………………………………………………………… 363
20.4  通过的结论…………………………………………………………………………… 365
结论……………………………………………………………………………………………… 367
有用的地址、元件生产商及深入阅读资料…………………………………………………… 368
术语对照表………369

展开

前言

译者序
近年来，自动识别技术已经逐步发展成为一门独立的跨学科专业技术。与其他传统学科不同，自动识别技术将诸多专业领域的技术综合到一起，包括射频技术、电磁兼容技术、半导体技术、数据保护、密码学、通信技术、制造技术和其他应用技术等。在工业化和信息化融合的背景下，随着电子信息技术的迅猛发展和制造技术水平的不断提高，RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)技术作为无线通信和自动识别技术的完美结合，被认为是21世纪最有前途的IT技术之一，在诸如物流、商业贸易、生产制造、防盗技术、防伪技术、移动支付、电子票务和医学应用等领域中得到了广泛的应用。目前，RFID技术已经成为物联网的核心技术之一，以简单的RFID为基础，结合已有的网络技术、数据库技术以及中间件技术等，构建一个有大量联网的阅读器和无数移动标签组成的，比Internet更为庞大的物联网成为RFID 技术的发展趋势。
与射频识别技术及其应用的迅猛发展相比，比较全面的射频识别技术专业书籍目前还比较少，难以满足广大技术人员和管理人员了解和学习射频识别技术的需要。
本书是一本面向实际应用的专业射频识别技术的书籍，分五个部分，共计20章，涉及射频识别技术的特征、射频识别系统的工作原理、射频识别系统的物理基础、编码和调制、数据完整性、系统安全性、标准化状况、读写器与应答器的结构和制造以及各类应用示例等方面的内容。作为一本注重实际应用的专业性技术参考书，本书的目标读者范围比较宽泛，不仅适用于首次接触射频识别的技术人员和学生，同时也适用于从事射频识别技术相关领域的专业技术人员和管理人员，为他们提供很有价值的参考信息。
本书的翻译小组成员为安建平、高飞、薛艳明、聂青、孙成、冀鹏飞、王爱华、杨杰、刘珩、周荣花。在拿到本书原版之初，翻译小组即深感由于RFID 技术发展历史较短，国内尚缺少此类较为系统地描述RFID技术的书籍，此次中文译本的出版将在一定程度上填补我国关于RFID技术资料方面的空白。在对全书五个部分共计20章内容的翻译过程中，安建平、刘珩翻译整理了前言和第一部分，高飞、孙成、冀鹏飞翻译整理了第二部分，薛艳明、聂青翻译整理了第三部分，王爱华、杨杰翻译整理了第四部分，周荣花、孙成翻译整理了第五部分及结论，并由马爱文对全书进行了审校。本书中个别图里的少量法文保留未译。
本书在翻译和出版过程中，得到了电子工业出版社的大力支持和帮助，在此表示衷心的感谢。
由于本书内容的专业技术性较强，涉及专业领域较广，如有错漏之处，衷心希望得到大家的批评指正。

前言
在世界范围内非接触式的识别技术已经变得很成熟了，但是在一些特别领域内的应用，比如在UHF和SHF频段的RFID应用还需要进一步研究。通过在这个领域内多年的工作，我认为有必要写一部关于UHF 和SHF 的“报告冶。因为直到现在，对于工程师、技术人员和学生,很难获得实践技术信息和培训。希望本书在一定程度上能够弥补这个缺陷，并且成为UHF和SHF频段的RFID应用这个神秘领域内最容易理解的指导书。因此本书并不会成为一本百科全书，而是一本扎实的技术说明。它涉及这项技术应用的各个方面(原理、技术、构成、标准、规则、应用、安全等)的细节。另外，考虑到理论证明有可能使读者感到害怕，我花费了很多精力确保理论、技术、计算等方面的内容通俗易懂。
本书的结构和使用方法
为了帮助读者充分理解UHF和SHF频段的RFID 应用，本书分成了五个部分。

第一部分 第1章至第3章
第一部分介绍了RFID 技术，并且为了使读者可以清晰理解行业术语，术语和定义也在这部分给出。在这之后，为了激发读者的兴趣，第3 章给出了概述，讨论RFID 应用和市场，以及市场中主要的参与者。

第二部分 第4章至第10章
这部分讨论RFID 的技术和理论知识，以便在工作中不会犯太多不必要的错误。对于一些读者，这部分会成为他们以前学习的简要重述，但是，以我的个人经验，这部分内容对于刚进入这个领域的人来说非常重要。内容看起来复杂，但其实并不难。在数学和科学背景上可能会有差距，我已尽量使内容通俗易懂。总之，坚持学习肯定会有回报。
在第二部分中，第4章总结了射频电波的传输理论，并计算了电磁场各元素和功率转换。第5章至第9章是这本书的核心和关键———一致性。这几章是必不可少的，讨论了几个研究对象，包括前向和反向链路的原理、理论和实际工作距离、原理、技术、反向散射问题、环境影响等。应该时刻牢记这些都是独立的主题。消化了前面的知识后，第10章总结了前面的内容并给出了具体例子，其中包括细节、数字、数量、分析等，以及在远端供电和电池辅助供电两个系统中的整个链路计算。

第三部分 第11章至第14章
第三部分内容因为一些原因变得复杂了，当学习了数学和物理理论后，将讨论技术设计和数值、构成和位持续时间等概念，以及用于射频传输和量化各种环境对辐射频谱影响的方法。这部分是一个相对独立的整体。
到现在为止，已经学习了UHF和SHF频段的RFID应用的内容，读者也许会认为该结束本书了，其实还有很多工作要做，将在第四部分讨论。

第四部分 第15章至第17章
第四部分一方面说明了和UHF和SHF频段的RFID应用直接或间接相关的物理元器件的标准(例如ISO标准、电磁场人体暴露)，另一方面阐述了世界范围和本地的规则。对于UHF和SHF频段的RFID应用，在这些频率中可行(或不可行)的工业应用，这三章是非常重要的内容。读者应该仔细阅读，它可以帮你避免应用中不必要的麻烦，甚至是有关法律和犯罪方面的问题。

第五部分 第18章至第20章
第五部分将讨论特殊技术方面的应用。因为技术在不断发展，所以这部分可以提供在不远的将来将出现的非常有代表性的标签和基站的设计方案，以及有关部件和电子电路的细节。上面简单总结了本书的内容和帮助读者理解的方法。希望读者在阅读过程中能够感到愉快并且获得知识。
最后要提到笔者的另外两本书，Identification Radiofrequence et Cartes Puces Description(2nd edition，Dunod，France),作为这本书的参考书1; 还有Identification Radiofrequence et Cartes Puces Applications(Dunod，France; English translation，RFID and Contactless Smart Cards Application，John Wiley ＆ Sons,Ltd,2007)，作为参考书2。这两本书作为补充信息提供了更多关于应用方面的信息，还有满足大多数使用者需求的采用高频和低频的RFID。随着这一领域的不断发展，可能每隔三四年就需要更新本书的内容，但是基础和原理是不变的。
希望读者喜欢这本书。对于书的内容和结构，非常欢迎读者提出建设性的意见。

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