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本书全面综合了射频识别（RFID）技术基础资料，填补了RFID系统参考文献的一个空白，是一本面向实际应用的专业基础技术书籍。本书主要介绍了RFID技术的工作原理、物理特性、数据传输技术的基本知识、国际标准与规范、编码与调制、数据的完整性与安全性、读写器与应答器的结构与制造、对RFID系统的各种攻击手段与防范措施、RFID测试技术以及RFID的各种应用案例等。

第1章  导论
1.1  自动识别系统
1.1.1  条形码系统
1.1.2  光学符号识别
1.1.3  生物识别
1.1.4  智能卡
1.1.5  射频识别（RFID）系统
1.2  各种识别系统的比较
1.3  射频识别（RFID）系统的组成
第2章  射频识别（RFID）系统的特征区别
2.1  基本特征区别
2.2  应答器的构造形式
2.2.1  盘状和硬币状
2.2.2  玻璃外壳
2.2.3  塑料外壳
2.2.4  工具和气体瓶子的识别
2.2.5  钥匙和钥匙扣
2.2.6  手表式
2.2.7  ID1型非接触式智能卡
2.2.8  智能标签
2.2.9  片上线圈
2.2.10其他的结构形式
2.3  频率、 作用距离和耦合
2.4  有源应答器和无源应答器
2.5  应答器中的信息处理
2.6  射频识别系统的选择准则
2.6.1  工作频率
2.6.2  作用距离
2.6.3  安全性要求
2.6.4  存储器容量
第3章  基本工作原理
3.1  1位应答器
3.1.1  射频
3.1.2  微波
3.1.3  分频器
3.1.4  电磁法
3.1.5  声磁法
3.2  全双工和半双工
3.2.1  电感耦合
3.2.2  电磁反向散射耦合
3.2.3  紧耦合
3.2.4  电耦合
3.3  时序过程
3.3.1  电感耦合
3.3.2  表面波应答器
3.4  近场通信
3.4.1  有源模式
3.4.2  无源模式
第4章  射频识别系统的物理基础
4.1  磁场
4.1.1  磁场强度H
4.1.2  磁通量和磁通量密度
4.1.3  电感L
4.1.4  互感M
4.1.5  耦合因数k
4.1.6  感应定律
4.1.7  谐振
4.1.8  应答器的实际工作
4.1.9  工作磁场强度Hmin
4.1.10应答器读写器系统
4.1.11系统参数的测量
4.1.12磁性材料
4.2  电磁波
4.2.1  电磁波的产生
4.2.2  辐射功率密度（坡印廷矢量）S
4.2.3  场波阻抗和电场强度E
4.2.4  电磁波的极化
4.2.5  天线
4.2.6  微波应答器的实际工作
4.3  表面波
4.3.1  表面波的形成
4.3.2  表面波的反射
4.3.3  表面波应答器的功能结构
4.3.4  传感器效应
4.3.5  转换传感器
第5章  频率范围和允许使用的无线电规范
5.1  使用的频率范围
5.1.1  频率范围9~135 kHz
5.1.2  频率范围6.78 MHz（ISM）
5.1.3  频率范围13.56 MHz（ISM，SRD）
5.1.4  频率范围27.125 MHz（ISM）
5.1.5  频率范围40.680 MHz（ISM）
5.1.6  频率范围433.920 MHz（ISM）
5.1.7  UHF频率范围
5.1.8  频率范围2.45 GHz（ISM，SRD）
5.1.9  频率范围5.8 GHz（ISM，SRD）
5.1.10频率范围24.125 GHz
5.1.11电感耦合式射频识别系统的频率选择
5.2  国际电信联盟（ITU）
5.3  允许使用的欧洲规范
5.3.1  CEPT/ERC REC 7003（欧洲邮政电信会议/电子研究中心）
5.3.2  标准测试流程
5.4  在欧洲允许使用的国家规范
5.4.1  德国
5.5  允许使用的国家规范
5.5.1  美国
5.6  国家规范的比对
5.6.1  13.56 MHz时的转换
5.6.2  UHF频段的转换
第6章  编码与调制
6.1  基带编码
6.2  数字调制法
6.2.1  幅移键控（ASK）
6.2.2  二进制频移键控（2FSK）
6.2.3  二进制相移键控（2PSK）
6.2.4  副载波调制法
第7章  数据的完整性
7.1  校验和法
7.1.1  奇偶校验
7.1.2  纵向冗余校验（LRC）法
7.1.3  循环冗余校验（CRC）法
7.2  多路存取法——防碰撞法
7.2.1  空分多路法（SDMA）
7.2.2  频分多路法
7.2.3  时分多路法
7.2.4  防碰撞法举例
第8章  RFID系统的安全性
8.1  RFID系统受到的攻击
8.1.1  对应答器的攻击
8.1.2  对射频接口的攻击
8.2  加密防御措施
8.2.1  加密功能及加密系统的特点
8.2.2  加密协议
第9章  标准化
9.1  动物识别
9.1.1  ISO/IEC 11784——代码结构
9.1.2  ISO/IEC 11785——技术概念
9.1.3  ISO/IEC 14223——增强型应答器
9.2  非接触式智能卡
9.2.1  国际标准ISO/IEC 10536——紧耦合智能卡
9.2.2  ISO/IEC 14443—近耦合智能卡
9.2.3  ISO/IEC 15693——疏耦合智能卡
9.2.4  国际标准ISO 10373——识别卡的测试方法
9.3  ISO/IEC 69873——工具和夹具用的数据载体
9.4  ISO/IEC 10374——集装箱自动识别
9.5  德国工程师协会规范VDI 4470——货物安全系统
9.5.1  第1部分： 安检门系统的验收规范
9.5.2  第2部分： 灭活设备的检查规范
9.6  货物与商品管理
9.6.1  ISO/IEC 18000标准系列
9.6.2  GTAG倡议
9.6.3  电子产品编码全球化网络
9.6.4  EPCglobal UHF AI Class 1 Gen 2/ISO/IEC 180006 Type C/ISO/IEC 1800063
9.7  RFID标志
第10章  电子数据载体的结构
10.1  具有存储功能的应答器
10.1.1  高频接口
10.1.2  地址和安全逻辑
10.1.3  存储器结构
10.2  微处理器
10.2.1  双端口卡
10.3  存储器技术
10.3.1  RAM
10.3.2  EEPROM
10.3.3  FRAM
10.3.4  FRAM和EEPROM的性能比较
10.4  物理参数的测量
10.4.1  具有传感器功能的应答器
10.4.2  用微波应答器进行的测量
10.4.3  表面波应答器的传感器效应
第11章  读写器
11.1  应用系统中的数据流
11.2  读写器的组成
11.2.1  高频接口
11.2.2  控制单元
11.3  集成读写器IC卡
11.3.1  集成高频接口
11.3.2  单片读写器IC卡
11.4  电感耦合系统的天线连接
11.4.1  利用电流匹配连接
11.4.2  通过同轴电缆供电
11.4.3  品质因数Q的影响
11.5  读写器的结构形式
11.5.1  OEM读写器
11.5.2  工业用读写器
11.5.3  便携式读写器
11.6  近场通信
11.6.1  安全的NFC
第12章  RFID系统的测试技术
12.1  近场通信系统的高频测试技术
12.1.1  接触式测试技术
12.1.2  非接触式测试技术
12.1.3  对近场智能卡的选定测试项
12.1.4  近场读写器的测试项
第13章  应答器和非接触式智能卡的制造
13.1  集成电路（芯片）的制造
13.1.1  半导体材料
13.1.2  集成电路制作
13.1.3  集成电路的测试
13.1.4  硅片的锯切
13.1.5  供货形式
13.1.6  其他包装
13.2  天线制作
13.2.1  芯轴缠绕技术
13.2.2  空心线圈的缠绕技术
13.2.3  布线技术
13.2.4  丝网印刷工艺
13.2.5  蚀刻工艺
13.2.6  冲压技术
13.3  触点接通工艺
13.3.1  封装半导体芯片的触点接通工艺
13.3.2  未封装半导体芯片的触点接通技术
13.4  特殊结构
13.4.1  玻璃应答器
13.4.2  塑料卡片式应答器
13.4.3  制作嵌体（Inlay）
13.4.4  非接触式智能卡
13.4.5  电子标签
13.5  制作过程中的测试
13.5.1  工艺参数
13.5.2  高频参数的测试
13.5.3  对产品性能的测试
第14章  应用实例
14.1  非接触式智能卡
14.2  公共交通
14.2.1  状况
14.2.2  要求
14.2.3  RFID系统的好处
14.2.4  电子车票的收费模式
14.2.5  市场潜力
14.2.6  项目实例
14.3  非接触付费系统
14.3.1  万事达卡
14.3.2  运通支付卡
14.3.3  非接触维萨卡
14.3.4  ExxonMobil速通装置
14.4  近场通信（NFC）应用
14.5  电子护照
14.6  订滑雪票
14.7  门禁控制
14.7.1  在线系统
14.7.2  离线系统
14.7.3  应答器系统
14.8  交通系统
14.8.1  Eurobalise S21
14.8.2  国际集装箱运输
14.9  动物识别
14.9.1  家畜的饲养
14.9.2  信鸽竞赛
14.10电子闭锁防盗装置
14.10.1  闭锁防盗装置的功能
14.10.2  进展情况回顾
14.10.3  未来展望
14.11容器识别
14.11.1  储气瓶和化学容器
14.11.2  垃圾清除
14.12体育活动
14.13工业自动化
14.13.1  工具识别
14.13.2  工业化生产
14.14医学应用
第15章  补充资料
15.1  作者简介
15.2  联系地址、 协会和专业杂志
15.2.1  工业协会
15.2.2  专业杂志
15.2.3  射频识别系统的网址
15.3  相关的标准和规范
15.3.1  标准体系
15.3.2  标准列表
15.3.3  标准及规范的获取来源
15.4  印制电路板布线
15.4.1  符合ISO/IEC 14443标准的测试卡
15.4.2  场发生器线圈
15.4.3  13.56 MHz读写器
参考文献

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的专业技术。它与任何传统学科都不同，是将诸多专业领域的技术综合到一起的，包括射频技术、 电磁兼容、 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。随着电子技术的迅猛发展和制造技术水平的不断提高，射频识别（RFID）技术在诸如货物采购与分配、 商业贸易、 生产制造、 防盗技术、 识别技术和医学应用等领域得到了广泛应用。
此外，射频智能卡在国内已广泛应用于公交、 地铁等公共事业的收费系统； 同时，具有接触通信和射频通信功能的双界面CPU卡也越来越受到人们关注。自动识别技术和应用发展迅猛，但比较全面的专业书籍目前还较少，难以满足广大技术人员和管理人员了解和学习自动识别技术的需要。
本书是一本面向实际应用的专业性射频识别技术的书籍，共有15章，涉及RFID技术的工作原理、 物理特性、 数据传输技术的基本知识、 国际标准与规范、 编码与调制、 数据的完整性与安全性、 读写器与应答器的结构与制造、 对RFID系统的各种攻击手段与防范措施、 RFID测试技术以及RFID的各种应用案例等内容。本书作为一本注重实际应用的专业性技术参考书，不仅适用于从事射频识别技术的工程技术人员、 射频识别产品的设计人员及有关专业的大专院校师生，同时也适用于复合型的现代企业管理人员。
在本书的翻译工作中，马爱文负责翻译第1章至第4章，宋起柱负责翻译第5章，王俊峰负责翻译第6章和第7章，彭潇负责翻译第8章至第10章，任迁兵负责翻译前言和第11章至第15章，并由马爱文和任迁兵进行了全书审校。本书译自德文版，为忠实于原文，文中涉及参考文献时原样列出（其中只有部分文献有英文版）。
本书在翻译过程中，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

本书针对不同的目标读者群。首先，对于初次接触射频识别（RFID）技术的工程技术人员和在校学生，书中用几章的篇幅介绍了RFID的工作原理、 物理特性及数据传输技术的基本知识。此外，本书还适用于正在从事RFID相关工作，并希望或有必要全面了解并掌握RFID的发展现状及相关法律条例或实际应用的技术人员。
虽然在相关文献中已发表了大量有关RFID的论文资料，但在需要时将这些“分散”的信息收集在一起，是一件相当费时费力的事情，每次为再版而收集新的技术资料时，笔者对此深有体会。因此，本书也算是填补了关于RFID系统参考文献的一个空白。本书业已翻译成7种语言有关本书德文版及其他语种翻译版的信息请参阅本书主页http://RFIDhandbuch.com。目前，本书已出版下列语言的版本： 德语、 英语、 日语、 简体中文、 韩语、 俄语和繁体中文（中国台湾版）。并出版发行，有力地证明了行业内对该专业基础技术文献资料有大量需求。
本书使用了大量的图片和图标，对RFID做了最直观的描述。本书中篇幅最大、 内容最丰富的一章重点阐述了射频识别技术的物理基础知识。此外，书中对数据载体（应答器）和读写器的基本结构及相关标准和无线电技术规范也做了描述。近年来，RFID的安全性显得越来越突出，因此本书用较大的篇幅介绍了各种攻击手段与防范措施。
尽管近期对2000年以来出现的过分夸大RFID技术的现象有所降温，但RFID技术仍在飞速发展，以至于像本书这样全面的基础资料也难以动态反映最新出现的新产品、 新标准和新规范。由于RFID技术的不断发展，因此很难对其实际应用领域做出精准的判断，因为我们几乎每周都可以在媒体上看到有关RFID技术的新的应用领域。由于采用NFC技术制作的终端设备可以在数据载体（应答器）和读写器的功能之间随意切换，因此近期媒体报道的有关将NFC技术应用于移动电话的新型接口在行业内引起了极大重视。在此，对工业界为本书提供的有关新技术的建议和意见表示衷心的感谢。我相信，本书所提供的基本概念和物理原理仍为该领域最新发展的基础知识。
值得一提的是，本书和我的两位同事Rankl和Effing所著的《智能卡手册》于2008年2月5日在达姆士丹特（Darmstadt）举办的智能卡研讨会上同时获得了由Fraunhofer基金会颁发的智能卡大奖。该奖项旨在奖励那些在智能卡技术方面做出突出贡献的人。当时该书已走过卓有成效的10个年头。本书的第一版于1998年3月出版，当时只有德语版，全书共280页，而且当时RFID还属于生疏技术，几乎不被大众所知。但这一状况逐渐得到改善。目前，射频识别技术这个概念通过在电子护照及其作为电子产品代码（EPC）的应用已深入人心，并得到大众的关注。
由于RFID系统越来越成为一门多学科的复杂技术并快速发展着，作为个体作者，很难单独编写具有一定深度的文献资料。为了在一本书中尽量全面地阐述RFID技术，在本书的第六版中首次纳入了其他作者编写的章节，并在今后再版时将继续采用这种合作方式。在此，对Michael E. Wernle先生、 Michael Gebhart先生、 Josef PreishuberPflüegl先生和Peter Raggam先生同意将其作品收入本书深感荣幸。
在此，我想对所有为本书提供了大量技术数据、 技术文稿、 图纸及图片的公司表示衷心感谢。

Klaus Finkenzeller2012年春于慕尼黑

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射频识别技术原理与应用（第六版）