细究EPC Gen2架构特性 掌握RFID芯片/标签技术

2006-11-13 16:54

  以供应链应用为主的EPC Class1 Gen2标准底定至今已约一年多,但全球已推出符合此一标准的RFID芯片与标签产品的业者,仍为数不多,除整体市场供需因素使然外,其芯片设计与封装的困难度高,亦是相关业者所面临的一大挑战。

  无线射频识别系统(RFID)是利用无线电传送辨识资料,主要功能为非接触式的识别码确认。无线射频识别系统主要由读取器(Reader)和电子标签所组成,标签则由一颗含唯一识别码(UID)的芯片和天线,经特殊封装技术组装而成。通常无线射频识别依能量供应方式可区分为主动式和被动式两种,主动式具有电池,被动式则无。无线射频识别读取器则由天线、无线电收发模组,以及资料处理模组所构成。

  因为被动式的标签本身并无电源,其电能须透过读取器供应。一般而言,读取器与标签主要的互动关系包括:(1)由读取器经由天线将电磁能量传送出去,而标签则利用本身的天线,接收从读取器所传送的电磁能量,转换为内部芯片工作所需的电能;(2)读取器须接收由电子标签将内部的识别码经适当处理后所传送出的资料,进行辨识处理;(3)若电子标签含有可写入的记忆体,读取器可将数据资料传送至电子标签,进行资料登录作业。

  被动式标签,因为不含电池,具有使用寿命长、体积小、价格便宜等优点。读取器与电子标签间,利用防碰撞协定或二进制搜寻法(Binary Search)技术,可同时辨识数十个标签,使其应用层面大幅提升。由于无线射频识别储存的是数位资料,因此应用端可以利用加密或解密方式达到保密效果,且很适合资讯流通。

超高频被动式标签之基本架构

  超高频被动式标签使用的频段范围为400M~1GHz,常见的规格为868MHz~950MHz,目前已成为市场主流。其优点为传输速率较快,且因天线可采蚀刻或印刷方式制造,因此成本较低,读取距离约8公尺远,可同时进行大量的标签读取与辨识。但缺点为在金属与液体的物品上的应用较不理想。现今最主要的应用为航空旅客与行李管理系统、货架及栈板管理、出货管理、物流管理等。

  图1为被动式RFID标签之基本功能方块图,其细部功能说明如下:

.整流器(Rectifier):利用二极体正向导通原理,将从读取器所送来的弦波经由半波整流以达到检波的作用,如图2示。

.调节器(Regulator):为整个电路电源的核心,目的是产生稳定直流电压,以供给整个标签运做的能量。

.时脉产生器(CLK GEN):主要是产生数位及记忆体工作时序之参考时脉,以利编解码或状态转换等工作执行。

.数位区块(Digital Block):为整个电路之控制核心,主要是控制标签操作时序、编解码作业,及保密功能之执行。

.记忆体(Memory):为标签储存识别码之处。

.解调变(Demodulation):其功能是将读取器送来之调变讯号,还原为数位波形(即还原读取器所发出的命令讯号),以利后端数位电路解码,并分辨命令种类。

  当被动式标签要回复资讯给读取器时,并非像主动式标签一样,利用发射电路发射讯号给读取器,而是利用回散射调变(Backscatter Modulation)方式,将讯号传送至读取器。所谓回散射调变系指当标签内部的数位电路经1与0编码后,会控制标签内部电晶体(如图3中N电晶体)打开与关闭,随着电晶体的开与关,将使标签的天线对读取端所发出的讯号,作讯号的反射或吸收,此即回散射调变机制。

EPC Class1 Gen2规范特色

  所有符合电子产品码(Electronic Product Code, EPC)规范的标签,具有全球统一的标准,亦即其标签之资料储存格式,与读取器间的通讯协定包括通讯频率、调变方式、传输速度以及指令等,皆采EPC标准规范。而EPC码更为EPC系统中的特别设计,为物件在整个无线射频识别系统中的唯一代号,藉此物件相关资讯得以在全球的EPC网络中存取,进而建立讯息交换标准。

EPC编码特性

  EPC码的标示对象,除可包含使用传统条码的物品外,小至物件单一品项、箱子,大至栈板、推车、货柜、

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