射频识别技术，作为快速、实时、准确采集与处理信息的高新技术和信息标准化的基础，已经被世界公认为21世纪十大重要技术之一，在生产、零售、物流、交通等各个行业有着广阔的应用前景。
尽管射频识别技术在很多领域都具有良好的应用前景，并且逐渐在一些领域开始应用，但要让这项技术被广泛采用还需要解决几方面的问题。首先，电子标签必须使用起来更加方便；其次，电子标签和读写器的成本必须降低；另外，工业界还要考虑改善用户界面和利用新的频带：此外还要大力推动技术的发展以便能方便地处理由标签生成的海量信息。射频识别技术要想在对信息有保密要求的领域展开应用，还面临着信息安全方面的障碍，射频识别系统的基本验证机制也存在严重的安全缺陷。
虽然存在以上几个问题，射频识别技术仍然有着条形码技术所无法比拟的优势，因此众多商家对射频识别技术的前景仍然看好，认为其最终将取代传统的条形码。
射频识别技术之所以被广泛应用，其根本原因还在于这项技术真正实现了自动化管理。在电子标签中存储了规范可用的信息，通过无线数据通信可以被自动采集到系统中，并且电子标签的形式种类多样，使用十分方便。电子标签由耦合元件及芯片组成，每个标签具有惟一的电子编码，附着在物体目标对象上。电子标签内编写的程序可按特殊的应用进行随时读取和改写。电子标签也可编入相应人员的一些数据信息，这些人员的数据信息可依据需要进行分类管理，并可随不同的需要制作新卡，射频标签中的内容被改写的同时也可以被永久锁死保护起来。通常电子标签的芯片体积很小，厚度一般不超过0.35mm，可以印制在纸张、塑料、木材、玻璃、纺织品等包装材料上，也可以直接制作在商品标签上，通过自动贴标签机进行自动贴标。
1 电子标签的功能
电子标签通常具有以下功能：
·具有一定的存储容量，可以存储被识别物品的相关信息；
·在一定工作环境及技术条件下，电子标签存储的数据能够被读出或写入；
·维持对识别物品的识别及相关信息的完整；
·数据信息编码后，及时传输给读写器；
．可编程，并且在编程以后，永久性数据不能再修改；
·具有确定的使用期限，使用期限内不需维修；
·对于有源标签，通过读写器能够显示电池的工作状况。
2 电子标签的基本组成
从功能上来说，电子标签一般由天线、调制器、编码发生器、时钟以及存储器组成，如图4.1所示。
时钟把所有电路功能时序化，以使存储器中的数据在精确的时间内被传送到读写器；存储器中的数据是应用系统规定的惟一性编码，在电子标签被安装在识别对象上以前已被写入。数据读出时，编码发生器把存储器中存储的数据编码，调制器接收由编码器编码后的信息，并通过天线电路将此信息发射／反射到读写器。数据写入时，由控制器控制，将天线接收到的信号解码后写入到存储器。
3.1 按照供电方式进行分类
(1)有源标签
有源标签是指内部有电池提供电源的电子标签。有源标签的作用距离较远，但是寿命有限、体积较大、成本较高，并且不适合在恶劣环境下工作，需要定期更换电池。
(2)无源标签
无源标签是指内部没有电池提供电源的电子标签。无源标签利用波束供电技术将接收到读写器的射频能量转化为直流电源，以便为标签内的电路供电。无源标签的作用距离相对有源标签要近，但是其寿命较长，并且对工作环境要求不高。
3.2 按照工作方式进行分类
(1)主动式标签
主动式标签就是利用自身的射频能量主动发射数据给读写器的电子标签，主动式标签一般含有电源，和被动式标签相比，它的识别距离更远。
(2)被动式标签
被动式标签是在读写器发出查询信号触发后才进入通信状态的电子标签。它使用调制散射方式发射数据，必须利用读写器的载波来调制自己的信号，主要应用在门禁或交通应用中。
被动式标签既可以是有源标签，也可以是无源标签。
3.3 按照读写方式进行分类
(1)只读型标签
在识别过程中，内容只能读出不可写入的电子标签是只读型标签。只读型标签所具有的存储器是只读型存储器。只读型标签又可以分为以下三种。
·只读标签：只读标签的内容在标签出厂时就已被写入，识别时只能读出，不可再写入。只读标签的存储器一般由ROM组成。
·一次性编程只读标签：一次性编程只读标签可在应用前一次性编程写入，在识别过程中不可改写。一次性编程只读标签的存储器一般由PROM或PAL组成。
·可重复编程只读标签：可重复编程只读标签的内容经擦除后可重复编程写入，但在识别过程中不可改写。可重复编程只读标签的存储器一般由EEPROM或GAL组成。
(2)读写型标签
在识别过程中，标签的内容既可被读写器读出，又可由读写器写入的电子标签是读写型标签。读写型标签可以只具有读写型存储器，也可以同时具有读写型存储器和只读型存储器。读写型标签应用过程中数据是双向传输的。
3.4 按照工作频率进行分类
(1)低频标签
低频段射频标签，简称为低频标签，其工作频率范围为30～300kHz。低频电子标签典型的工作频率有两种：125kHz，133kHz。低频标签一般为无源标签，其工作能量通过电感耦合方式从读写器耦合线圈的辐射近场中获得。低频标签与读写器之间传送数据时，低频标签需位于读写器天线辐射的近场区内。低频标签的阅读距离一般情况下小于1m。
低频标签主要用在短距离、低成本的应用中。低频标签的典型应用有：动物识别、容器识别、工具识别、电子闭锁防盗(带有内置电子标签的汽车钥匙)等。与低频标签相关的国际标准有：IS011784／11785(用于动物识别)、IS018000-2(125～135kHz)。
低频标签有多种外观形式，应用于动物识别的低频标签外观有：项圈式、耳牌式、注射式、药丸式等。典型应用的动物有牛、信鸽等。
低频标签的主要优势体现在：标签芯片一般采用普通的CMOS工艺，具有省电、廉价的特点；工作频率不受无线电频率管制约束；可以穿透水、有机组织、木材等；非常适合近距离的、低速度的、数据量要求较少的识别应用(例如，动物识别等)。
低频标签的劣势主要体现在：标签存储数据量较少；只能适合低速、近距离识别应用；与高频标签相比，标签天线匝数更多，成本更高一些。
(2)中高频标签
中高频段射频标签的工作频率一般为3～30MHz。典型工作频率为：13.56MHz。该频段的射频标签，从射频识别应用角度来说，其工作原理与低频标签完全相同，即采用电感耦合方式工作。另一方面，根据无线电频率的一般划分，其工作频段又称为高频，所以也常将其称为高频标签。鉴于该频段的射频标签可能是实际应用中最大量的一种射频标签，因而我们只是将高、低理解成为一个相对的概念，即不会在此造成理解上的混乱。为了便于叙述，我们将其称为中频射频标签。
中频标签一般也采用无源标签，其工作能量同低频标签一样，也是通过电感(磁)耦合方式从读写器耦合线圈的辐射近场中获得。标签与读写器进行数据交换时，标签必须位于读写器天线辐射的近场区内。中频标签的阅读距离一般情况下也小于1m。
中频标签可以方便地做成卡状，典型应用包括：电子车票、电子身份证、电子闭锁防盗(电子遥控门锁控制器)等。相关的国际标准有：IS014443、IS015693、IS018000-3(13.56MHz)等。
(3)超高频与微波标签
超高频与微波频段的射频标签简称为微波射频标签，其典型工作频率为：433.92MHz、862(902)～928MHz、2.45GHz、5.8GHz。微波射频标签可分为有源标签与无源标签两类。工作时，射频标签位于读写器天线辐射场的远区场内，标签与读写器之间的耦合方式为电磁耦合方式。读写器天线辐射场为无源标签提供射频能量，将有源标签唤醒。相应的射频识别系统阅读距离一般大于1m，典型情况为4～6m，最大可达10m以上。读写器天线一般均为定向天线，只有在读写器天线定向波束范围内的射频标签可被读／写。
由于阅读距离的增加，应用中有可能在阅读区域中同时出现多个射频标签，从而提出了多标签同时读取的需求，进而这种需求发展成为一种潮流。目前，先进的射频识别系统均将多标签识读问题作为系统的一个重要特征。
从目前技术水平来说，无源微波射频标签比较成功的产品相对集中在902～928MHz工作频段上。2.45GHz和5.8GHz射频识别系统多以半无源微波射频标签产品面世。半无源标签一般采用钮扣电池供电，具有较远的阅读距离。
微波射频标签的典型特点主要集中在是否无源、无线读写距离、是否支持多标签读写、是否适合高速识别应用、读写器的发射功率容限、射频标签及读写器的价格等方面。典型的微波射频标签的识读距离为3～5m，个别有达10m或10m以上的产品。对于可无线写的射频标签而言，通常情况下写入距离要小于识读距离，其原因在于写入要求更大的能量。
微波射频标签的数据存储容量一般限定在2kbit以内，再大的存储容量几乎没有太大的意义，从技术及应用的角度来说，微波射频标签并不适合作为大量数据的载体，其主要功能在于标识物品并完成无接触的识别过程。典型的数据容量指标有1kbit，128bit，64bit等。由Auto-ID Center制定的产品电子代码EPC的容量为90bit。
微波射频标签的典型应用包括：移动车辆识别、电子身份证、仓储物流应用、电子闭锁防盗(电子遥控门锁控制器)等。相关的国际标准有：IS010374，IS018000-4(2.45GHz)、IS018000-5(5.8GHz)、ISO18000-6(860-930MHz)、ISOl8000-7(433.92MHz)，ANSI NCITS256-1999等。
3.5 按照作用距离进行分类
(1)密耦合标签
作用距离小于1cm的标签被称为密耦合标签。
(2)近耦合标签
作用距离大约为15cm的标签被称为近耦合标签。
(3)疏耦合标签
作用距离大约为1m的标签被称为疏耦合标签。
(4)远距离标签
作用距离从1m到1Om，甚至更远的标签被称为远距离标签。
4 电子标签的封装
4.1 封装材质
为了方便使用，也为了保护电子标签的芯片和天线，射频电子标签必须用某种材料进行封装，不同封装材质的电子标签将被应用到不同的场合。按照不同的封装材质，可以将电子标签分成几种不同的类型。
4.1.1 纸标签
电子标签可以被制作为带有自粘功能的纸标签的形式，用来粘贴在被识别的物品上。这种标签的价格比较便宜，一般由面层、芯片线路层、胶层和底层组成。
面层一般由纸构成，纸面上可以印刷公司或使用者的信息，也可以不印刷。芯片线路层和胶层黏合在一起，胶层起到了固定芯片和天线的作用，同时也将电子标签粘贴在被识别物品的表面上。底层则是电子标签在未使用以前的保护层。
成品的电子标签可以是单张的，也可以是连续的纸卷形式。
在使用中，将底层撕下，将标签粘贴在被识别物品的表面上即可。
4.1.2 塑料标签
塑料标签是采用特定的工艺将芯片和天线用特定的塑料材质封装成不同的电子标签，常用于对机械要求很高的应用中，如博采筹码、钥匙牌、手表形标签、狗牌、信用卡等。
塑料标签与玻璃标签的组成几乎完全一样，但是它具有较长的线圈，因而也就具有了更远的作用范围。其优点在于能够容纳较大的微型芯片以及汽车工业所要求的机械振动的高承载能力。
常用的塑料材质包括PVC和PSP材质。塑料材质的电子标签一般包括面层、芯片层和底层。
4.1.3 玻璃标签
根据电子标签不同的应用场合，可以将电子标签封装成不同的形状，使其满足不同的应用需要。下面是电子标签常见的几种封装形式。
4.2.1 信用卡与半信用卡标签
自粘标签既薄又灵活，可被理解为一种薄膜型构造的标签，通过丝网印刷或蚀刻技术将标签安放在只有0.1mm厚的塑料膜上。这种薄膜往往与一层纸胶粘合在一起，并在背后涂上胶粘剂。
具有自粘能力的电子标签可以方便地附着在需识别的物品上，可以做成具有一次性粘贴或者可以多次粘贴的形式，这主要取决于具体应用的不同需求。
4.2.5 片上线圈
为了进一步微型化，可将电子标签的线圈和芯片结合成整体，即片上线圈。片上线圈是通过一种特殊的微型电镀过程来实现的。这种微型电镀过程可以在普通的互补金属氧化物半导体晶片上进行。这里，线圈作平面螺旋线直接排列在绝缘的硅芯片上，并通过钝化层中的掩膜孔开口与其下的电路触点接通。这样，可得到宽度为5～10μm的导线。为了保证线圈和芯片结合体中的非接触存储器组件的机械承载能力，最后要用聚酰胺进行钝化。
4.2.6 钥匙扣形标签
电子标签也可集成到用于自动停车的号码器或安全要求很高的门锁系统的机械钥匙中，这些应用中通常使用的都是塑料标签，它们被封装成钥匙的形状，如图4.9所示。
4.2.7 手表形标签
除了以上这些主要的结构形式以外，还有一些专门应用的特殊结构标签，如图4.10所示。
4.3 封装加工方法
电子标签主要包括电子数据载体和根据功能造型的壳体，电子标签的制作主要包括芯片技术、模块和天线封装及标签加工三个方面。目前国内已经形成了比较成熟的IC卡模块封装技术。国内部分企业已在电子标签的封装上进行了新的尝试，促进了电子标签成本的进一步降低。
1．模块制造
微型芯片的生产是根据通用的半导体芯片制造方法进行的。芯片测试结束以后，利用金刚石刀将晶片划开，这样就得到了单个的电子标签芯片。为了防止在划片的过程中各个芯片散落，在划开之前首先在晶片的背面贴上一层塑料薄膜。然后，将各个芯片从塑料薄膜上取下，并固定在一个模块内。通过压焊与电子标签的线圈模块连接起来。然后在芯片周围喷上浇铸物，从而减少芯片破碎的可能性。但是对于体积非常小的芯片，考虑到体积和成本，一般是将线圈压焊在芯片上，而不是把它放置在模块内。
2．电子标签半成品
接下来是使用自动绕线机制造电子标签的线圈。在所有的铜线上除了覆盖常用的绝缘漆以外，还将涂上一层附加的低熔点烤漆。在绕制过程中，绕制工具会被加热到烤漆熔点的温度。这样，在绕制过程中烤漆就会融化，并且从绕制工具上取下线圈后它又会快速凝结，从而使电子标签线圈上的线黏合在一起。利用这种方式可以确保在以后的安装工序中电子标签的线圈具有足够的机械稳定度。
电子标签线圈的绕制一旦完成，就利用一部电焊机将线圈的连接处与电子标签模块的连接面焊接在一起。根据以后的成品标签的制作形状来确定电子标签线圈的形状和大小。
对于没有固定到模块中的芯片，也可以使用合适的方法将铜线直接压焊到芯片上。但要求电子标签线圈的导线要尽可能细。
将电子标签线圈的触点接通以后，电子标签就具有了其应具有的电功能。这道工序之后还要进行非接触的功能测试，要将以前工序中受到损坏的电子标签分离出来。此时，尚未加装外壳的电子标签是半成品，经过后续加工以选配不同形状的外壳。
3．整合成品
在电子标签的最后一道工序中，将电子标签的半成品安装到外壳中，或者装入玻璃桶内。这道工序可以通过喷注、浇注、黏合等方法完成。
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