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射频识别（RFID）技术——无线电感应的应答器和非接触IC卡的原理与应用（第二版）
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作者： （德）Finkenzeller，K
出版日期：
2001 年6月
出版社： 电子工业出版社
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射频识别（RFID）技术——无线电感应的应答器和非接触IC卡的原理与应用（第二版） 商品介绍
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非接触式射频感应IC卡读卡原理
MEMS与RFICMEMS（微机电系统）是指将传感器、执行器和控制电路集成在芯片上的微型机电系统。目前基于该技术的各种传感器和检测芯片已经成熟。在RF领域中，MEMS麦克风、指纹识别等微型传感器已经或者即将用于手机、PDA等移动数码装置。MEMS还可以直接处理RF信号，制作出RF芯片或者在RF芯片上加工出某些无源器件结构，这些器件和结构被称为RF MEMS，它们将是RF IC未来发展的一种重要方向。 目前RF MEMS可以在RF IC衬底上制造电感、可调电容、开关、移相器、机电谐振器、可调谐滤波器等，这些无源器件的射频损耗远远小于常规RF IC（从低频直到40GHz，其射频插损均小于0.1dB），直流功耗小，非线性小，参数调节范围宽，Q值高。这些器件还可以与RF有源器件集成在一个衬底上，极大地提高电路的整体性能和集成度，在很多方面对传统的分立的和片上的射频无源器件构成了挑战。目前MEMtronics等公司已经推出了性能优良、可靠性好的开关、移相器等产品，它们可望用于相控阵、智能局域网天线等场合。可以预计，在不远的将来，RFMEMS器件将渗透到各种RFIC中，成为RFIC的一个有机组成部分，大大提高其性能，是一种不可忽视的技术。测试技术RF SOC的出现，意味着在更小的空间内将安排更多的电路和配置更多的引脚。多引脚器件要求更多的测试通道来保持足够的速度和吞吐量，同时还要求在有限的生产空间内提高测试系统密度。这些因素推动了测试技术向其极限发展。此外，为了避免不合格产品成为减少生产成本的沉重负担，制造商转而采用更多的预先测试，以便在生产过程中尽早淘汰掉不合格的部件。但令人遗憾的是，生产线上使用的&大机柜式&功能测试系统通常并非是在生产初期进行部件和射频电路的设计技术。工程师们正在把射频电路与模拟及数字电路集成在一起。一方面Gbit/s的数据速率正在使数字电路像微波电路那样工作。不断推出而且日益复杂的无线通信标准，如Wi-Fi 802.11a/b/g、超宽带和蓝牙标准，都要求设计师去评估其设计对系统整体性能的影响。另一方面，各种信号在各引脚上可能会混合在一起传输，而且各引脚间的信号将通过衬底等发生申扰，带来噪声方面的问题。因此，今后只有那些综合具备了RF、模拟、数字、嵌入式存储和扫描能力而且能与片上探针台接口的ATE（自动测试设备）才是各厂商的首选。能提供此类设备的厂商有Agilent、Teradyne、LTX和Credence等。另外还需要考虑的是片上探针台的结构和品质，以及校准的方便与否。此外，测试工作应该与设计工作很好地结合起来，作为反馈介入设计流程。Agilent ConnectionMananer与各种RFDE无线测试基准一起使用，以便把数据从RFDE下载到测试仪器，所以，设计师可以在开发周期的较早时候进行系统验证。这将是未来测试系统、软件的重要的发展方向。在RF事业飞速发展的今天，RF IC技术正不断取得若干令人瞩目的、可喜的进展，各种无线电装置也早已脱下了过去笨重的外壳，而变得&更小、更快、更强&。RFIC的研发与测试工程师认真关注着这些发展动向，努力跟上技术的潮流并推动技术的进步。正是他们的努力，使得RF技术呈现千帆竞渡的宏伟景象，保证我们能够不断享受到信息社会中越来越方便的种种信息服务。非接触式射频感应IC卡读卡原理1、非接触式IC卡非接触式IC卡又称射频卡，由IC芯片、感应天线组成，封装在一个标准的PVC卡片内，芯片及天线无任何外露部分。是世界上最近几年发展起来的一项新技术，它成功的将射频识别技术和IC卡技术结合起来，结束了无源(卡中无电源)和免接触这一难题，是电子器件领域的一大突破.卡片在一定距离范围(通常为5&10mm)靠近读写器表面，通过无线电波的传递来完成数据的读写操作。非接触性IC卡与读卡器之间通过无线电波来完成读写操作。二者之间的通讯频为13.56MHZ。非接触性IC卡本身是无源卡，当读写器对卡进行读写操作是，读写器发出的信号由两部分叠加组成:一部分是电源信号，该信号由卡接收后，与本身的L/C产生一个瞬间能量来供给芯片工作。另一部分则是指令和数据信号，指挥芯片完成数据的读取、修改、储存等，并返回信号给读写器，完成一次读写操作。读写器则一般由单片机，专用智能模块和天线组成，并配有与PC的通讯接口，打印口，I/O口等，以便应用于不同的领域。2. 非接触性智能卡内部分区非接触性智能卡内部分为两部分:系统区(CDF)用户区(ADF)系统区:由卡片制造商和系统开发商及发卡机构使用。用户区:用于存放持卡人的有关数据信息。3. 与接触式IC卡相比较，非接触式卡具有以下优点:（1）可靠性高非接触式IC卡与读写器之间无机械接触，避免了由于接触读写而产生的各种故障。例如:由于粗暴插卡，非卡外物插入，灰尘或油污导致接触不良造成的故障。 此外，非接触式卡表面无裸露芯片，无须担心芯片脱落，静电击穿，弯曲损坏等问题，既便于卡片印刷，又提高了卡片的使用可靠性。（2）操作方便由于非接触通讯，读写器在10CM范围内就可以对卡片操作，所以不必插拨卡，非常方便用户使用。非接触式卡使用时没有方向性，卡片可以在任意方向掠过读写器表面，既可完成操作，这大大提高了每次使用的速度。（3）防冲突非接触式卡中有快速防冲突机制，能防止卡片之间出现数据干扰，因此，读写器可以&同时&处理多张非接触式IC卡。这提高了应用的并行性，，无形中提高系统工作速度。（4）可以适合于多种应用非接触式卡的序列号是唯一的，制造厂家在产品出厂前已将此序列号固化，不可再更改。非接触式卡与读写器之间采用双向验证机制，即读写器验证IC卡的合法性，同时IC卡也验证读写器的合法性。非接触式卡在处理前要与读写器之间进行三次相互认证，而且在通讯过程中所有的数据都加密。此外，卡中各个扇区都有自己的操作密码和访问条件。接触式卡的存储器结构特点使它一卡多用，能运用于不同系统，用户可根据不同的应用设定不同的密码和访问条件。（5）加密性能好非接触式IC卡由IC芯片， 感应天线组成， 并完全密封在一个标准PVC卡片中， 无外露部分。非接触式IC卡的读写过程， 通常由非接触型IC卡与读写器之间通过无线电波来完成读写操作。非接触型IC卡本身是无源体， 当读写器对卡进行读写操作时， 读写器发出的信号由两部分叠加组成:一部分是电源信号，该信号由卡接收后， 与其本身的L/C产生谐振， 产生一个瞬间能量来供给芯片工作。另一部分则是结合数据信号，指挥芯片完成数据、修改、存储等，并返回给读写器。由非接触式IC卡所形成的读写系统， 无论是硬件结构， 还是操作过程都得到了很大的简化， 同时借助于先进的管理软件，可脱机的操作方式，都使数据读写过程更为简单。
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现在城市许多公交车上开始使用“非接触式公交IC卡”，该卡应用了电磁感应原理。你知道电磁感应现象是谁最早发现的吗？
A．爱迪生B．赫兹C．格拉姆D．法拉第
题型：单选题难度：偏易来源：同步题
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电力的应用及其影响
电气时代：伴随着电力的广泛应用，人类进入电器时代，1870年以后，科学技术的发展突飞猛进，各种新技术、新发明层出不穷，并被迅速应用于工业生产，大大促进了经济的发展。科学技术的突出发展主要表现在四个方面，即电力的广泛应用、内燃机和新交通工具的创制、新通讯手段的发明和化学工业的建立。电气时代的主要表现：1.电力得到了广泛应用，并取代蒸汽成为工业生产和社会生活的主要能源。人类社会从蒸汽时代进跨进了电气时代。随着电力技术和电力工业的发展，电能迅速推广应用于照明、电讯、城市交通运输、加工工业和日常生活等各个领域。2.品种繁多的家用电器走进千家万户，改善了人们的生活质量和生活方式。3.电力的广泛应用，推动了生产领域发生持久深刻的结构性变革。电力工业部门迅速崛起，与钢铁、石油化工、汽车制造等一起构成第二次工业革命的四大新型支柱型产业。4.旧的工厂体制被更新，股份制公司日渐成为工厂企业的主导形式，企业的生产组织和经营管理也呈现出新变化，现代化的生产流水线开始出现。电力应用的影响：1.电力时代取代了蒸汽时代，引发了第二次科技革命。对人类社会产生了巨大影响，生产力得到巨大提高；2.科学技术迅速应用到生产中；3.垄断组织出现，资本主义国家资本集中原来越厉害，世界经济最终形成。竞争从自由资本主义竞争转向了垄断阶段。莫尔斯发明的电报机：
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7341415192513455528742704625621来源：《企业技术开发》2005年第10期 作者：蔡锦达,吴伟鹏,徐航晖
非接触式IC卡的内部结构与工作原理及其应用
近几年来,随着IC卡中非接触式射频卡的高度安全保密性、使用简单等特点,该卡在各领域的应用中异军突起,成为当今IC智能卡中的流行宠物,应用前景十分广阔。“一卡通”,一卡多用,给我们的生活质量带来了很大的提高。“刷卡”已成为人们日常生活中不可或缺的一部分。1M ifare1非接触式IC智能射频卡特点M ifare1IC智能(射频)卡的核心是Philips公司的M ifare1ICS50(-01,-02,-03,-04)系列微模块(微晶片),它确定了卡片的特性以及卡片读写器的诸多性能。M ifare1IC智能(射频)卡采用先进的芯片制造工艺制作,内建有高速的CM O S EE PR O M,M CU等,卡片上除了IC微晶片及一副高效率天线外,无任何其他元件。卡片上无源(无任何电池),工作时的电源能量由卡片读写器天线发送无线电载波信号耦合到卡片上天线而产生电能,一般可达2V以上,供卡片上IC工作,工作频率13.56M H z。2M ifare1非接触式IC智能射频卡功能组成图1为M IFA R E1S50非接触式IC智能射频卡的功能组成图。图1M IFARE1S5......(本文共计3页)
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主办：湖南省科技信息研究所
出版：企业技术开发杂志编辑部
出版周期：旬刊
出版地：湖南省长沙市&>>&&>>&&>>&正文
非接触式智能卡在城市一卡通应用中的关键技术
来源:互联网
非接触卡最热门的应用当属城市公交系统，目前全球已有超过100个城市引入非接触式公交支付项目，非接触式IC卡在公交系统的应用大大推动了非接触式IC卡的发展，成为各大IC卡厂商的必争之地。
但随着城市一卡通系统的发展和成熟，一卡通系统不再仅限于公交系统内的使用，对于非接触式IC卡，对其应用扩展性和安全性都有了更高的要求。非接触式智能卡以其
　　非接触卡最热门的应用当属城市公交系统，目前全球已有超过100个城市引入非接触式公交支付项目，非接触式IC卡在公交系统的应用大大推动了非接触式IC卡的发展，成为各大IC卡厂商的必争之地。
　　但随着城市一卡通系统的发展和成熟，一卡通系统不再仅限于公交系统内的使用，对于非接触式IC卡，对其应用扩展性和安全性都有了更高的要求。非接触式智能卡以其高安全特性开始为人们所瞩目。今年4月份在昆明举行的全国公交IC卡供需见面会上，握奇数据最新推出的非接触CPU卡成为整个会议的焦点。
　　握奇数据在非接触式智能卡方面的技术已经非常成熟，早先就已经研发并推出了TimeCOS/DI双界面卡，一张卡片，两种通讯方式：接触式和非接触式。在具备传统智能卡的优势外，还同时具备接触式卡和非接触式卡的优势，握奇数据这种双界面卡在市政公交系统中已经展开应用，典型案例有苏州城市一卡通、大连公交一卡通等。
　　最近，经过长时间酝酿的NFC开始了正式的公开试用，握奇数据基于双界面智能卡技术的SIMpass手机移动非接触应用方案也展开了内部试用，非接触智能卡发展已经步入快行道。
　　非接触式智能卡应运而生
　　如今，接触式IC卡在人们的日常生活中得到了普遍的应用。在接触式IC卡的普及过程中，逐渐发现了许多的弊端：卡在读写器上经常拔插造成的磨损导致接触不良，从而引起数据传输错误，并且卡与读写器之间的磨损也大大缩短了卡和读写器的使用寿命;另外，接触式IC卡的通讯速率较低，再加上插拔卡的动作延误，造成每一笔交易需要较长时间的等待。为了解决这些问题，握奇数据推出了非接触式智能卡。
　　越来越多的应用除了对非接触卡的接口提出了要求，还对传统非接触卡的应用开发提出了进一步的要求。原来非接触卡的指令比较简单，功能比较少。要完成一个复杂的操作如建立一个文件需要对非接触卡的数据结构十分了解而且要编写许多条指令。特别是非接触卡中存放的许多资料是比较敏感的，如金额之类，在对这些资料进行读写时，如果发生意外使操作中断，如何正确恢复资料是一个很头痛的问题，这需要很高软件技巧。所有这些大大阻碍了非接触卡的应用开发。因此握奇数据在非接触卡集成入CPU，通过COS软件来提供一个简单、强大的应用软件开发接口是一个很好的解决方法。
　　非接触式智能卡的工作原理
　　非接触式智能卡又称射频卡，是世界上最近几年发展起来的一项新技术，它成功地将射频识别技术和智能卡技术结合起来，解决了无源(卡中无电源)和免接触这一难题，是电子器件领域的一大突破。
　　非接触系统一般由非接触智能卡和读写器以及控制模块组成。
　　握奇数据推出的非接触智能卡，是将芯片和天线完全封装在卡片内部，此种卡的表面没有触点，通过电磁感应方式与读写器进行通信。对于符合ISO14443标准的非接触智能卡，向读写器(PCD，接近式耦合设备)的数据传输采用的分别采用振幅键控(OOK)调制曼彻斯特编码(Type A)和用相位键控(BPSK)调制的非归零编码(Type B)。
　　读写器(Reader)，主要由无线收发模块、天线、控制模块及接口电路等组成。读写器可将读写命令传送到非接触智能卡并分析其响应的数据。对于符合 ISO14443标准的机具，向非接触智能卡片(PICC，接近式智能卡)的数据传输采用的分别是100%ASK调制的改进的密勒编码(Type A)和10%ASK调制的非归零编码(Type B)。
　　系统按13.56MHz的工作频率以半双工方式在非接触智能卡与读写器之间进行双向数据传输的。读卡器将控制模块(主机)要发送的信息，经编码后加载在某一频率的载波信号上经天线向外发送，进入读卡器工作区域的非接触智能卡接收此脉冲信号，卡内芯片中的有关电路对此信号进行调制、解码、解密，然后对命令请求、密码、权限等进行判断，并做出响应。
　　另一方面，读卡器的载波信号中还包含电源信号，该信号由非接触智能卡接收后，与本身的L/C产生谐振，产生一个瞬间能量来供给芯片工作，从而给非接触智能卡提供了电源。数据交换与管理系统主要完成数据信息的存储及管理、对卡进行读写控制等。
　　非接触式智能卡的诸多特色
　　与接触式IC卡相比较，非接触式智能卡具有诸多优点：
　　? 可靠性高、使用寿命长
　　卡片与读写器之间无机械接触，避免了由于接触读写而产生的各种故障。特别在一些条件恶劣、干扰很大的环境里，由于其完全封闭的封装形式，不仅可以防止由于粗暴插卡、非卡外物插入、灰尘和油污等导致接触不良，而且具有防水汽、防静电、防震动和防电磁干扰的优良特性。
　　?操作方便、快捷
　　由于采用非接触通信方法，读写器在某个距离范围内就可以对卡片操作，所以不必插拔卡，而且非接触智能卡使用时没有方向性，卡片可以随意方向掠过读写器表面，完成一次操作仅需0.1秒，这就大大提高了每次使用的速度。
　　?防止冲突、抗干扰性好，可同时处理多张卡
　　有防冲突机制，能有效防止卡片之间出现数据干扰，在多卡&同时&进入读写范围内时，读写设备可一一对卡进行处理。这提高了应用的并行性，也无形中提高了系统工作的速度。
　　?高安全性
　　非接触智能卡与读写器之间采用双向验证机制和三次相互确认;而且在通讯过程中所有的数据都加密;此外，卡中各个区域都有自己的操作密码和访问条件。
　　?适合于多种应用
　　握奇数据推出的非接触智能卡的存贮结构特点使其能够实现城市通卡的一卡多用需求;如：电子钱包/存折、公交、出租、轨道交通、园林景区、高速公路一般路、桥收费或等应用。每个应用均可设置不同的密码和访问条件，系统配置相当灵活多样。
　　非接触式智能卡的一些关键技术
　　非接触式智能卡的工作特点，反映在设计、安全与制造过程中存在的一些技术难点，主要集中表现在芯片的制造、安全体系的架构和卡片的封装方面。
　　1、射频技术(线圈和天线设计)
　　非接触式智能卡是当今世界先进的射频技术和IC卡技术相结合的产物，卡内需有经特殊设计的天线，并埋装在卡内;必须保证有良好的抗干扰性能，而且还要设有 &防冲突&电路。识别卡的距离远近主要取决于机具的天线设计和智能卡的线圈设计，所以作为表现出色的智能卡来说，天线设计也是关键技术之一。
　　2、低功耗技术
　　无论是按有源方式还是按无源方式设计的非接触式智能卡，一个最基本的要求都需要降低功耗，以提高卡片的寿命和扩大应用场合，可以说降低功耗，同保证一定的距离是同等的重要。因此卡内芯片一般都采用非常苛刻的低功耗工艺和有关技术，如电路设计中采用&休眠模式&技术进行设计制造。
　　3、封装技术
　　由于非接触式IC卡中需要埋装天线、芯片和其他特殊部件，为确保卡片的大小、厚度、柔韧性和高温高压工艺中芯片电路的安全性，需要特殊的封装技术和专门设备。由于目前的主要封装方式有ABS、PVC、PVC+ABS、PET(PETG)等，但是有的容易断裂，有的太柔软，有的抗老化效果不好、有的对封装线圈有影响。所以找一款各方面都有上佳表现的卡基材料也是非常重要的问题。而且如果再加上内成像、银联标的话，整个制卡工序更加繁复，整个的成品率就不会很高，所以如何有效的提高非接触智能卡的生产成品率也是世界上广泛研究的课题之一。
　　4、安全技术除了卡的通讯安全技术外，还要以卡用芯片的物理安全技术和卡片制造的安全技术这二个方面再和前者构成其强大的安全体系。在卡片结构上，射频模拟前端(RF AFE) 屏蔽了智能卡片上的电源、时钟、上电复位(POR)等信号与外界的联系，在一定程度上减少了攻击实施的点。对于如SPA(Simple Power Analysis)和DPA(Differential Power Analysis)的能量攻击的方法，对于高安全等级的非接触智能IC卡(比如握奇数据的TimeCOS FLY)来说，在COS以及一些关键算法的设计时，需采用随机时间移动、对一个指定的算法提供一种明确的计算方式、将中间变量分为两个或更多的变量等方法来抵御攻击。
[责任编辑：amy]
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