本書內容全面覆蓋RFID技術的相關知識，理論與實踐緊密結合，反映了RFID技術的*新理論與應用成果，主要特點如下。

① 內容全面。本書涵蓋物聯網工程專業本科教學所需要的全部內容，對RFID技術的基本概念、基本理論、基本方法、基本應用都進行了詳細的介紹，對RFID繫統的讀寫器、電子標簽、中間件和應用繫統軟件的結構及原理均有論述。

② 體繫清晰。按照從基礎知識到實際繫統、從低頻到高頻、從電子標簽到讀寫器、從理論到應用的原則組織材料，力求結構清晰，內容方便學習與查閱。

③ 邏輯嚴密。本書的所有內容均由一人編寫，各部分結構緊密，前後呼應，有機結合。每一章內容均按照由淺入深、由整體到詳細的順序講解，各章內容聯繫緊密又相互獨立，邏輯性強。

④ 注重應用。編者具有多年的RFID技術研發經驗和教學經驗，能夠將理論與應用有機結合。書中涉及大量編者近幾年公開或未公開發表的關於RFID技術的理論與應用研究成果，這些真實應用案例，多數為編者實際設計驗證的繫統。理論內容與應用實例的緊密結合，使全書內容更加協調均衡。

射頻識別（RFID）是物聯網的重要核心技術，本書根據**的物聯網工程本科專業教學需要和發展方向，結合RFID技術的**發展及編者多年的RFID技術研發經驗和教學經驗編寫而成。本書主要介紹RFID技術的基本工作原理、編解碼技術、天線技術、射頻前端、低頻RFID技術、高頻RFID技術、微波RFID技術、標準體繫、中間件、繫統檢測及應用繫統的構建、應用實例等內容。

潘春偉，男，工學碩士，講師。1996.7―2001.7，濟南化纖總公司熱電廠任技術員；2001.9-2004.7,，山東大學控制科學與工程學院攻讀碩士研究；2004―至今，山東建築大學信息與電氣工程學院。 獲獎情況：1. 機器人靈巧手指用6維力/力矩傳感器模型分析獲山東省機械工業科技進步一等獎；2. 機器人手指3軸力傳感器及抓取控制研究獲山東省機械工業科技進步一等獎。主要著作出版情況：《電機與變壓器檢修》副主編，化學工業出版社，2005。承擔的主要重點科研項目：省級教研項目"強化工程素質與創新能力培養的電氣工程與自動化專業實踐教學體繫的研究與實踐”。教學成果獲獎情況：2009年獲山東建築大學年度優秀指導教師獎。

第1章 RFID技術概述 001
1．1 RFID基本概念 001
1．1．1 識別與自動識別 001
1．1．2 常用的自動識別技術 001
1．1．3 RFID技術 003
1．2 RFID技術的基本原理 005
1．2．1 無線電通信 005
1．2．2 耦合方式 006
1．2．3 防衝突機制 006
1．3 RFID繫統應用架構 007
1．3．1 電子標簽 007
1．3．2 讀寫器 011
1．3．3 RFID中間件與RFID應用繫統軟件 012
1．4 RFID的繫統特征 013
1．4．1 數據傳輸 013
1．4．2 通信時序 014
1．4．3 能量獲取 015
1．5 RFID技術的應用與發展前景 016
1．5．1 RFID技術的應用領域 016
1．5．2 讀寫器的發展趨勢 018
1．5．3 電子標簽的發展趨勢 019
1．5．4 RFID技術與5G 019
1．5．5 RFID技術與大數據 020
1．5．6 RFID技術與人工智能 020
習題1 021
第2章 RFID技術基礎 022
2．1 數字通信基礎 022
2．1．1 RFID繫統的通信模型 022
2．1．2 信號 023
2．1．3 信道 023
2．2 數據編碼技術 025
2．2．1 編碼技術分類 025
2．2．2 RFID常用編碼方式 026
2．2．3 RFID編碼方式的選擇 028
2．3 調制技術 028
2．3．1 調制與解調 028
2．3．2 RFID調制類型 029
2．4 通信數據的完整性 031
2．4．1 奇偶校驗 031
2．4．2 縱向冗餘校驗 032
2．4．3 循環冗餘碼校驗 033
2．5 通信數據的安全性 034
2．5．1 RFID繫統安全需求 034
2．5．2 RFID繫統安全風險因素 034
2．5．3 RFID繫統所受攻擊類型 035
2．5．4 RFID繫統認證技術 035
2．6 加密技術 037
2．6．1 加密技術的基本概念 037
2．6．2 DES加密技術 038
2．6．3 AES加密技術 043
2．6．4 非對稱加密技術 050
2．7 防衝突算法 051
2．7．1 防衝突算法分類 052
2．7．2 ALOHA算法 052
2．7．3 二進制搜索算法 054
習題2 056
第3章 RFID工作頻率與天線 057
3．1 RFID工作頻率 057
3．1．1 頻譜劃分 057
3．1．2 ISM頻段 058
3．1．3 RFID使用的頻段 059
3．2 天線 059
3．2．1 天線的定義與分類 059
3．2．2 天線的基本參數 060
3．2．3 天線的研究方法 062
3．2．4 天線的場區 063
3．2．5 RFID天線設計 064
3．3 RFID天線技術 066
3．3．1 低頻和高頻RFID天線技術 066
3．3．2 微波RFID天線技術 067
3．4 RFID天線的制造工藝 072
3．4．1 線圈繞制法 072
3．4．2 蝕刻法 073
3．4．3 印刷法 073
習題3 074
第4章 RFID射頻前端 076
4．1 讀寫器天線電路 076
4．1．1 串聯諧振 076
4．1．2 電感線圈的交變磁場 080
4．2 電子標簽天線電路 082
4．2．1 並聯諧振 082
4．2．2 串、並聯回路阻抗等效互換 084
4．3 電感耦合 085
4．3．1 電子標簽線圈感應電壓 086
4．3．2 電子標簽諧振回路端電壓 087
4．3．3 電子標簽直流電源電壓獲取 088
4．3．4 負載調制 089
4．4 射頻濾波器 094
4．4．1 射頻濾波器概述 094
4．4．2 低通濾波器原型 095
4．4．3 濾波器的變換 101
4．4．4 濾波器設計的基本流程 102
4．4．5 短截線濾波器設計 103
4．4．6 階梯阻抗低通濾波器 107
4．4．7 平行耦合微帶線帶通濾波器 109
4．5 射頻低噪聲放大器 110
4．5．1 射頻放大器的穩定性 110
4．5．2 射頻放大器的功率增益 115
4．5．3 射頻放大器的失配 117
4．5．4 射頻放大器的噪聲 117
4．6 射頻功率放大器 119
4．6．1 射頻功率放大器的分類及參數 119
4．6．2 交調失真 120
4．7 射頻振蕩器 121
4．7．1 振蕩器的基本類型 122
4．7．2 射頻低頻段振蕩器 122
4．7．3 微波振蕩器 124
4．8 射頻混頻器 127
4．8．1 混頻器的特性 127
4．8．2 單端二極管混頻器 128
4．8．3 二極管單平衡混頻器 129
4．8．4 二極管雙平衡混頻器 129
習題4 130
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第5章 低頻RFID技術 131
5．1 低頻RFID電子標簽 131
5．1．1 EM繫列電子標簽 131
5．1．2 HITAG繫列電子標簽 136
5．1．3 ATA繫列電子標簽 140
5．2 低頻RFID接口芯片 143
5．2．1 U2270B芯片 143
5．2．2 HTRC110芯片 146
5．2．3 EM4095芯片 149
5．3 低頻RFID讀寫器開發舉例 152
5．3．1 基於EM4095的低頻RFID讀寫器開發 152
5．3．2 具有防復制功能的ID卡讀寫器設計與實現 156
習題5 160
第6章 高頻RFID技術 161
6．1 高頻RFID電子標簽 161
6．1．1 Mifare繫列電子標簽 161
6．1．2 ICODE繫列電子標簽 172
6．1．3 高頻段CPU卡 174
6．1．4 高頻段其他類型電子標簽 176
6．2 高頻RFID接口芯片 178
6．2．1 CLRC632芯片 178
6．2．2 PN512芯片 182
6．2．3 TRF7960芯片簡介 185
6．3 高頻RFID讀寫器開發舉例 186
6．3．1 基於RC632芯片的高頻RFID讀寫器開發 186
6．3．2 基於PN512芯片的高頻RFID讀卡器開發 188
習題6 191
第7章 微波RFID技術 193
7．1 電磁反向散射耦合 193
7．1．1 電磁反向散射工作原理 193
7．1．2 電磁反向散射能量傳遞 195
7．1．3 微波RFID的防衝突算法 195
7．1．4 IQ調制與載波洩露 200
7．2 無源微波RFID芯片 201
7．2．1 UCODE繫列無源應答器芯片 201
7．2．2 Higgs繫列無源應答器芯片 204
7．2．3 Monza 繫列無源應答器芯片 205
7．3 微波RFID收發器芯片 206
7．3．1 2．4GHz無線收發器nRF24L01 206
7．3．2 860～960MHz 繫列射頻收發芯片 209
7．3．3 低於1GHz的多頻點無線收發器 212
7．4 微波有源應答器設計 214
7．4．1 設計方案分析 214
7．4．2 繫統軟硬件設計 215
7．5 微波RFID讀寫器開發 216
7．5．1 繫統基本參數 216
7．5．2 微波RFID讀寫器硬件設計 217
7．5．3 微波RFID讀寫器軟件設計 218
習題7 220
第8章 RFID標準體繫 221
8．1 RFID標準體繫概述 221
8．1．1 RFID標準化組織 221
8．1．2 RFID標準分類 222
8．1．3 ISO/IEC標準體繫總覽 223
8．2 ISO/IEC14443 224
8．2．1 ISO/IEC14443的物理特性與射頻能量 224
8．2．2 ISO/IEC14443的信號接口 225
8．2．3 ISO/IEC14443 Type A的幀格式與防衝突 227
8．2．4 ISO/IEC14443 Type A的命令集 230
8．2．5 ISO/IEC14443 Type B的幀格式與防衝突 234
8．2．6 ISO/IEC14443 Type B的命令集 237
8．3 ISO/IEC15693 241
8．3．1 ISO/IEC15693的信號接口 241
8．3．2 ISO/IEC15693的傳輸協議 245
8．3．3 ISO/IEC15693的防衝突 248
8．3．4 ISO/IEC15693的命令集 250
8．4 ISO/IEC18000 251
8．4．1 ISO/IEC18000-6 Type A 251
8．4．2 ISO/IEC18000-6 Type B 254
8．4．3 ISO/IEC18000-6 Type C 255
8．5 EPCglobal標準體繫 257
8．5．1 EPC繫統概述 258
8．5．2 EPC編碼體繫 259
8．5．3 EPC電子標簽分類 261
8．5．4 EPC繫統組成 262
8．6 UID泛在識別中心標準體繫 264
8．6．1 泛在識別碼 264
8．6．2 泛在通信器 264
8．6．3 信息繫統服務器 265
8．6．4 ucode解析服務器 265
8．6．5 ucode電子標簽分級 266
習題8 267
第9章 RFID繫統應用 268
9．1 RFID應用繫統構建 268
9．1．1 標準選擇 268
9．1．2 頻率選擇 269
9．1．件選擇 270
9．1．4 應用繫統架構與運行環境 271
9．1．5 接口方式 272
9．1．6 應用繫統軟件 278
9．1．7 RFID項目實施 278
9．2 基於低頻RFID技術的賽鴿競翔繫統 281
9．2．1 比賽規則與形式 281
9．2．2 電子腳環感應踏板的工作原理 282
9．2．3 電子腳環感應踏板的硬件設計 282
9．2．4 電子腳環感應踏板的軟件設計 284
9．3 基於高頻RFID技術的酒店門鎖繫統 286
9．3．1 繫統整體分析 286
9．3．2 繫統硬件設計 286
9．3．3 繫統軟件設計 288
9．4 基於微波RFID技術的ETC繫統 291
9．4．1 ETC繫統概述 291
9．4．2 ETC繫統構成 292
9．4．3 ETC繫統的優缺點及發展展望 294
9．5 EAS繫統簡介 296
9．5．1 EAS繫統概述 296
9．5．2 射頻法EAS繫統 297
習題9 298
第10章 RFID中間件與繫統測試 299
10．1 RFID中間件概述 299
10．1．1 RFID軟件分類 299
10．1．2 RFID中間件的基本概念 300
10．1．3 RFID中間件的層次結構 304
10．2 RFID中間件的關鍵技術 306
10．2．1 設備接入技術 306
10．2．2 設備監控技術 307
10．2．3 應用層事件規範 307
10．2．4 面向服務的體繫結構 309
10．2．5 Web Service 310
10．3 RFID測試與分析技術概述 311
10．3．1 RFID測試的目的與分類 312
10．3．2 RFID測試技術現狀和發展趨勢 312
10．4 RFID技術測試 313
10．4．1 RFID技術測試的主要內容 313
10．4．2 RFID技術測試的環境 314
10．4．3 RFID技術測試的步驟 315
10．5 RFID應用測試 316
10．5．1 RFID應用測試的主要內容 317
10．5．2 RFID應用測試的一般方法 317
習題10 319
附錄A 本書采用的縮寫 320
參考資料 325

物聯網是當前的熱門技術，物聯網被稱為繼計算機、互聯網之後世界信息產業的第三次浪潮，且已上升為國家戰略，成為IT產業的新興熱點。物聯網即萬物相連的互聯網，是在互聯網基礎上延伸和擴展的網絡，可以實現在任何時間、任何地點，人、機、物的互聯互通。而要實現這種互聯互通，對物的識別和定位是至關重要的前提之一，射頻識別（RFID）技術就是可以滿足這一要求的重要技術手段。

RFID技術是自動識別技術的一種，通過無線射頻方式進行非接觸式雙向數據通信，實現讀寫器對電子標簽或射頻卡的讀寫，達到識別目標和數據交換的目的。RFID技術的工作頻率覆蓋低頻、高頻、微波等多個頻段，工作距離從幾釐米到幾十米不等，電子標簽可以有源或無源，可以隻讀或可讀寫，其存儲容量可以從一位到數千字節。RFID技術被認為是21世紀最具發展潛力的信息技術之一。

RFID位於物聯網繫統的前端，是物聯網的關鍵技術。RFID技術與互聯網、移動通信等技術相結合，可以實現全球範圍內物品的互聯互通，消除人、機、物之間通信的距離限制，最終組成萬物互聯、無所不在的物聯網。

本書根據最新的物聯網工程專業本科教學需要，並結合RFID技術的最新發展及編者多年的RFID教學與工程實踐經驗編寫而成，主要探討了RFID技術的基本理論、基本方法及實際應用，全書共10章。第1章在敘述RFID技術基本概念的基礎上，介紹RFID技術的基本原理、應用框架、繫統特征與發展展望；第2章介紹RFID技術的基本理論，包括射頻信號的編碼與解碼、調制與解調、加密與認證、基本的防衝突算法等內容；第3章介紹RFID技術的工作頻率與天線；第4章介紹射頻前端的相關內容；第5～7章依次介紹低頻、高頻、微波RFID技術，包括該頻段的電子標簽、射頻芯片、讀寫器設計等；第8章介紹與RFID技術相關的國際標準；第9章介紹RFID技術的應用；第10章簡要介紹RFID中間件與繫統測試。

本書內容全面覆蓋RFID技術的相關知識，理論與實踐緊密結合，反映了RFID技術的最新理論與應用成果，主要特點如下。

① 內容全面。本書涵蓋物聯網工程專業本科教學所需要的全部內容，對RFID技術的基本概念、基本理論、基本方法、基本應用都進行了詳細的介紹，對RFID繫統的讀寫器、電子標簽、中間件和應用繫統軟件的結構及原理均有論述。

② 體繫清晰。按照從基礎知識到實際繫統、從低頻到高頻、從電子標簽到讀寫器、從理論到應用的原則組織材料，力求結構清晰，內容方便學習與查閱。

③ 邏輯嚴密。本書的所有內容均由一人編寫，各部分結構緊密，前後呼應，有機結合。每一章內容均按照由淺入深、由整體到詳細的順序講解，各章內容聯繫緊密又相互獨立，邏輯性強。

④ 注重應用。編者具有多年的RFID技術研發經驗和教學經驗，能夠將理論與應用有機結合。書中涉及大量編者近幾年公開或未公開發表的關於RFID技術的理論與應用研究成果，這些真實應用案例，多數為編者實際設計驗證的繫統。理論內容與應用實例的緊密結合，使全書內容更加協調均衡。

本書主要面向物聯網工程專業本科教學及物聯網工程研發人員，使學生學完本課程後，在掌握RFID技術的基本理論和基礎知識的基礎上，能夠在畢業後與實際工作無縫對接，設計和解決物聯網前端識別與應用問題。本書也可供相關領域或專業的研究人員、教師、本科生、研究生、工程技術人員參考。讀者閱讀本書時，可以按章節順序依次全面閱讀，也可以直接查閱相關章節內容。

在本書歷時一年多的編寫過程中，得到了山東建築大學信息與電氣工程學院領導和同事們的大力幫助與支持，同時參考了大量國內外相關研究成果及互聯網資料，書中無法一一列出，在此衷心感謝所有涉及的專家與研究人員。書中如有內容涉及相關人士的知識產權，請給予諒解並及時與我聯繫。同時，電子工業出版社的編輯為本書出版做了大量辛苦而細致的工作，在此一並表示感謝。

另外，RFID技術的發展日新月異，RFID繫統涉及通信、控制、軟件等多個學科，由於作者的學識水平所限，書中不妥之處，敬請同行專家和讀者批評指正。