论文总字数：58082字

摘 要

物联网是未来信息技术发展的一个重要方向，RFID技术又是物联网的重要内容，因此对RFID的技术的研究成了近几年的热门话题。射频识别系统主要由标签、阅读器和后端数据处理器组成，标签和阅读器主要由芯片和天线组成，因此想要完成RFID技术上的突破，必须把研究重点放在芯片和天线上。另外RFID技术还没有广泛被使用的原因是其在安全性方面做的还不够，因为标签的资源和容量均有限，因此标签的安全系统还不能很好地应用于RFID系统中。本论文就针对芯片，天线和安全这三方面的技术难点和发展趋势进行阐述。本文的最后还对13.56MHz RFID标签芯片的核心模块进行了设计，分别是晶体振荡器模块和解调电路模块。构建了它们的电路模型以及在不同条件下的仿真结果。

芯片有两个研究方向，分别是标签芯片和阅读器芯片，本文在研究了大量的文献以后，对两种芯片的发展趋势做了详细的阐述。标签芯片未来的发展趋势是无芯片技术，包括无芯片标签的设计，无芯片标签的编码方式和无芯片标签的防碰撞算法。另外将标签芯片和传感器集成也是一个新的发展趋势，本文介绍了几种RFID与传感器集成的不同架构。天线也有两个不同的研究方向，分别是标签天线和阅读器天线。标签天线未来的发展趋势是抗金属标签天线，从制作工艺上讲还有喷墨印刷技术的标签天线和基于纸基的紧凑型开口谐振环天线。从技术上看有多端口超高频射频识别标签天线用于增强自供电的设计。阅读器天线则朝着多频带和小型化的方向发展。安全技术方面则是介绍了三种主要的加密方案，分别是拥有伪随机数和蝴蝶种子的加密方案，格子公钥加密方案和量子加密方案。这些加密方案与传统的加密方案不同的地方在于，它们在提高安全性能的同时能与RFID系统兼容，这是未来加密方案的发展趋势。

综上，本文对于RFID技术的发展趋势做了一个完整的介绍，也对13.56MHz的核心模块进行了电路设计，对RFID技术未来的研究发展具有很好的借鉴作用。

关键词：RFID，标签，阅读器，芯片，天线，安全

THE SURVEY OF RFID TECHNOLOGY TRENDS

Abstract

Internet of Things is an important direction of information technology in the future.RFID technology is an important part of IoT. Therefore,research on RFID techolongy has become a hot topic in recent years.RFID system consists of tags,readers and back-end data processors.While tags and readers mainly by the chip and antenna.So we must pay attention on the chip and antenna in order to complete RFID technological breakthroughs.RFID techolongy has not been widely used further due to it’s security system.Because of the limited resources and capacity in RFID tags,the security system has some difficulties in applying in RFID system.The paper will have statements on the difficulty and development of RFID system.From the end of the paper,the design of 13.56MHz RFID tag chip’s main module are proposed.They are crystal oscillator and demodulation modules.The structure of the circuit model is proposed,and also the simulation result.

Chip has two reaearch directions,namely,tag chip and reader chip.The future trends of tag chip are chipless tag techolongy,including the design of chipless tag,encoding of chipless tag and collision algorithm of chipless tag.The integration of tag chip and sensor is also a new trend.The paper describes several different integration architecture.The antenna also has two different research directions,namely the tag antenna and the reader antenna.The future development trend of the tag antenna is anti-metal tag antenna,ink-jet printing tag antenna and paper-based tag antenna. Multiport UHF RFID-Tag Antenna for Enhanced Energy Harvesting of Self-Powered Wireless Sensors is also mentioned in the paper.Reader antenna is towards miniaturization and multi-band direction.Three main encryption scheme is proposed in the paper for RFID system.Inculding RFID encryption scheme featuring pseudorandom numbers and butterfly seed generation,a lattice-based public-key encryption scheme and quantum encryption algorithm.The difference between the traditional encryption scheme and new encryption is that the latter is compatible with RFID system while improving security. .

KEY WORDS: RFID,tag,reader,chip,antenna,security.

目录

摘要 2

Abstract 3

第一章：绪论 9

1.1 RFID技术起源 9

1.2 RFID的结构 9

1.3 RFID的分类 10

1.3.1 系统的工作频率分类 10

1.3.2 标签的能量来源分类 12

1.4 RFID的应用 13

1.5 本章小结 14

第二章：RFID芯片技术 15

2.1 标签芯片技术 15

2.1.1 标签芯片概述 15

2.1.2 标签芯片的难点 15

2.1.3 标签芯片的未来发展趋势 16

2.2 读写器芯片技术 21

2.2.1 读写器芯片概述 21

2.2.2 读写器芯片技术的难点 22

2.2.3 读写器芯片技术的发展趋势 22

2.3 本章小结 24

第三章：RFID的天线技术 25

3.1标签天线技术 25

3.1.1标签天线概述 25

3.1.2标签天线技术的难点 26

3.1.3标签天线技术的发展趋势 26

3.2读写器天线技术 37

3.2.1读写器天线概述 37

3.2.2读写器天线技术的难点 37

3.2.3读写器天线技术的发展趋势 37

3.3 本章小结 41

第四章：RFID的安全技术 42

4.1 RFID安全技术概述 42

4.1.1 RFID的安全问题 42

4.1.2 RFID隐私问题 42

4.1.3 RFID安全机制 43

4.2 RFID安全技术难点 44

4.3 安全技术的发展趋势 45

4.3.1 拥有伪随机数和蝴蝶种子生成的RFID加密方案 45

4.3.2 射频识别系统的格子公钥加密方案 48

4.3.3量子学加密方案 50

4.4 本章小结 51

第五章：13.56MHz RFID标签芯片核心模块设计 52

5.1 晶体振荡器模块 52

5.2 解调模块 61

第六章：总结 79

致谢 80

参考文献 81

插图目录

图1-1 RFID系统结构………………………………………………………………………………5

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