RFID工作原理与通信方式详解：电容耦合、感应耦合与背散射

简介

至少在基本层面上理解RFID系统通信方式是必要的——尤其是在部署时。RFID知识结合广泛的测试，是成功实现RFID的关键。标签和读卡器通信依赖于两个科学原理：物理学和电磁学。在RFID系统中，读卡器和标签主要通过电磁耦合方式进行通信。

为了使RFID标签与RFID读写器/天线通信，标签电路和读写器电路通常必须以某种方式耦合。耦合是指两个电子器件或两个电路之间能量的传递。RFID系统中主要存在两种耦合类型：电容耦合和感应耦合。两个电路耦合的方式可以决定系统的读取距离和频率。以下定义了耦合技术以及业内常用的通信术语。

电容耦合——与1-2厘米齐平——使用电容耦合的系统使用电流代替磁场来耦合。由于需要使用电极产生电场，接触几厘米的读距是正常的，适用于低频通信。由于这种耦合方式仅在如此小的距离下有效，目前市场上很少使用这种方式。一个应用例子是门禁控制/智能卡。

紧耦合——紧耦合可采用电耦合或磁耦合，具体取决于读卡器和标签。用于磁场紧耦合的读卡器采用绕组初级线圈，当标签靠近（0.1厘米至1厘米）时，标签的次级绕组线圈通过共享磁场与初级线圈结合以实现通信。采用电场耦合的读卡器和标签设计使耦合面相连并并联时形成电流以便通信。

感应耦合——1厘米到1米——感应耦合依赖于读卡器的磁场，这意味着这种耦合仅发生在近场。近场的大小取决于读卡器，但一般可定义为触控，达到一米。感应耦合见于包含线圈/天线的LF、HF和UHF应用中。增加使用感应耦合的标签中线圈（线圈）数量，会增加标签中产生的电流。反过来，这会增加从标签传回读卡器的信号功率。一些示例应用包括NFC智能海报、某些门禁控制应用，以及任何读取范围低于1米的UHF应用。

磁耦合——磁耦合一词指的是利用读卡器和标签磁场发生的任何耦合（参见感应耦合）。

辐射耦合（背散射）– 1米到+4米 – 使用背散射在读卡器和标签之间通信并不是真正的耦合方法;它实际上是一种涉及电磁波的通信方法。电磁波通过空气从读写天线发送到标签天线。能量被标签天线接收，然后将少量能量反射回读器。大多数UHF系统使用背散射来在标签和读卡器之间通信。一个常见的例外是标签和读卡器距离很近时。当距离较近时，UHF RFID系统会选择磁性/感性耦合。竞速时序、资产跟踪和文件跟踪是三种使用背散射进行读取标签通信的应用。