RFID讀寫器的工作過程通常包括以下幾個步驟：

信號發射與初始化

信號發射與初始化是RFID系統工作的第一步，涉及讀寫器發射射頻信號以激活標簽，并為后續的通信和數據交換做準備。這一過程的核心在于如何高效地發射信號和如何有效地喚醒和初始化標簽。我們將詳細探討信號的生成、調制、發射，以及標簽的能量獲取和初始化過程。

1. 射頻信號生成

RFID讀寫器通過內部的射頻發射器生成射頻信號。這個信號的頻率范圍決定了系統的性能和應用場景：

? 低頻(LF)：30 kHz - 300 kHz，通常用于短距離應用，如動物識別。

? 高頻(HF)：3 MHz - 30 MHz，常用頻率13.56 MHz，適用于中距離應用，如智能卡和圖書館。

? 超高頻(UHF)：300 MHz - 3 GHz，常用頻率范圍860-960 MHz，適合長距離應用，如供應鏈管理。

? 微波頻段：2.4 GHz以上，適用于極長距離通信，如一些特定的工業和科學應用。

2. 信號調制

在發射之前，信號會被調制，這個過程將數據嵌入到射頻信號中，使得讀寫器能夠傳達命令和信息給標簽：

? 調制類型：常見的調制方式包括振幅移鍵控(ASK)、頻率移鍵控(FSK)和相位移鍵控(PSK)。

? ASK(振幅調制)：通過改變信號的振幅來傳輸數據，適用于簡單的通信場景。

? FSK(頻率調制)：通過改變信號的頻率來編碼信息，抗干擾能力較強。

? PSK(相位調制)：通過改變信號的相位來傳輸數據，適用于需要高數據傳輸速率的應用。

? 數據嵌入：讀寫器將命令或數據信息調制到射頻載波上，這些信息可能包括對標簽的詢問或操作指令。

3. 天線發射

調制后的信號通過讀寫器的天線發射到空中，形成一個覆蓋范圍內的電磁場：

? 天線設計：天線的形狀和類型決定了信號的傳播特性和覆蓋范圍。常見的天線設計包括線性極化天線和圓極化天線，后者可以更好地適應不同方向的標簽位置。

? 信號強度和覆蓋：信號的強度和天線的增益共同決定了讀寫器的讀取范圍。高增益天線可以在更遠的距離內與標簽通信，但也可能受到更多的環境干擾。

4. 無源標簽的能量獲取

無源標簽通過從讀寫器發出的射頻信號中獲取能量來激活自身，這一過程稱為“能量捕獲”或“功率收集”：

? 電磁耦合：無源標簽的天線在讀寫器產生的電磁場中耦合，通過電磁感應或反向散射效應獲取能量。

? 電磁感應：在低頻和高頻系統中，標簽通過電感耦合從電磁場中捕獲能量。

? 反向散射：在UHF和微波系統中，標簽通過反射部分接收到的射頻能量來獲取能量。

? 整流電路：標簽內部的整流電路將接收到的交流電能轉換為直流電，供給芯片使用。

? 能量存儲：一些無源標簽包含小型的電容器，用于短暫存儲電能，確保芯片在整個通信過程中穩定供電。

5. 有源標簽的信號接收

有源標簽內置電池，能夠主動發射和接收信號。它們的初始化過程包括喚醒和準備通信：

? 信號喚醒：有源標簽在接收到特定的喚醒信號后，啟動內部的芯片和通信電路，準備與讀寫器進行通信。

? 功率管理：盡管有內置電池，有源標簽通常采用低功耗設計，只有在需要通信時才會激活其射頻部分，以延長電池壽命。

6. 激活芯片

在能量獲取或信號接收完成后，標簽的芯片被激活并開始執行以下操作：

? 命令解析：芯片首先解析接收到的初始命令，確定接下來要執行的操作。這些命令可能包括讀取數據、寫入數據或更改標簽狀態。

? 準備通信：芯片準備好接收和發送數據，進入待機狀態，等待進一步的通信指令。

7. 標簽的響應準備

一旦標簽被成功初始化，它們準備好回應讀寫器的詢問：

? 數據存取：標簽讀取其內存中的數據，準備根據讀寫器的請求進行傳輸。

? 狀態報告：標簽可能會將其狀態(如電量水平、故障檢測結果等)報告給讀寫器，幫助系統監控和管理。

通過這些步驟，RFID系統完成了信號的發射和標簽的初始化，為后續的數據交換和通信打下了基礎。