電子値札の仕組み

電子タグは、無線周波数信号を使用して対象の物体を識別し、関連データを取得する非接触型自動識別技術です。

識別作業は人間の介入を必要としません。バーコードの無線バージョンとして、RFID技術は防水、耐磁性、高温耐性、長寿命、読み取り距離が長い、ラベル上のデータを暗号化できる、保存データ容量が大きい、保存情報を自由に変更できるなどの利点があります。RFIDのエンコード方法、保存、読み書き方法は、 電子タグ 従来のタグ（バーコードなど）や手動タグとは異なります。電子タグコードの保存は、集積回路上に読み取り専用または読み取り書き込み形式で保存されます。特に、読み取り書き込み方式では、電子タグはワイヤレス電子伝送によって実現されます。 RFID電子タグ バーコードのように 1 種類のオブジェクトのみを識別するのではなく、非常に特定の単一のオブジェクトを識別できます。同時に複数のオブジェクトを読み取ることができますが、バーコードは 1 つずつしか読み取ることができません。ストレージ。情報量が非常に大きい。無線周波数を使用すると、外部の材料を介してデータを読み取ることができますが、バーコードは、材料媒体の表面の情報を読み取るためにレーザーまたは赤外線に依存する必要があります。

（１）タグ。結合素子とチップから構成され、各タグには固有の電子コードが付与されている。大容量電子タグはユーザーが書き込み可能な記憶領域を有し、対象物を識別するために対象物に取り付けられる。

（２）リーダー。タグ情報を読み取る（場合によってはタグ情報に書き込む）ハンドヘルド型または固定型のデバイス。

（3）アンテナ。タグとリーダーの間で無線周波数信号を通過させます。RFID技術の基本的な動作原理は複雑ではありません。タグがリーダーから放出された磁場に入ると、リーダーからの無線周波数信号を受信し、誘導電流によって得られたエネルギーを使用して、チップに保存されている製品情報（PassiveTag、パッシブタグまたはパッシブタグ）を送信するか、特定の周波数の信号をアクティブに送信します（ActiveTag、アクティブタグまたはアクティブタグ）。リーダーが情報を読み取ってデコードした後、システムの情報処理センターに送信され、関連するデータ処理が行われます。

電子タグは、内部に保存された情報の注入方法の違いにより、集積回路硬化型、現場有線書き換え型、現場無線書き換え型の4種類に分けられます。電子タグデータを読み取る技術手段によって、ブロードキャスト伝送型、周波数逓倍型、反射変調型のXNUMX種類に分類できます。エネルギー供給方法（バッテリー電源）の違いにより、無線周波数識別技術はアクティブ、パッシブ、セミアクティブのXNUMX種類に分けられます。RFIDの一般的な分類方法は、動作周波数（単位：Hz）の違いにより、低周波（LF）、高周波（HF）、極超高周波（UHF）、マイクロ波周波数帯（MW）のXNUMX種類に分類されます。

（1）低周波/高周波システムの動作周波数は一般的に<30MHzです。典型的な動作周波数は125kHz、225kHz、13.56MHz（非接触ICカード-無線周波数カードの動作周波数）などです。これらの周波数ポイントに基づく無線周波数識別システムには、通常、対応する国際標準があります。基本的な特徴は、電子タグのコストが低く、タグに保存されるデータ量が少なく、読み取り距離が短い（受動条件、典型的な読み取り距離は10cm）、電子タグの形状が多様（カード型、リング型、ボタン型、ペン型）、読み取りアンテナの指向性が強くないことです。

（２）UHF/マイクロ波システムの動作周波数は一般に2MHz以上で、代表的な動作周波数帯は400MHz、915MHz、2450MHzなどである。このシステムには、これらの周波数帯をサポートする国際規格も多数ある。基本的な特徴は、 電子タグ 読み取り装置とタグの互換性があり、タグに保存されるデータ量が多く、読み取り距離が長く（数メートルから十数メートルまで）、物体への適応性に優れ、高速動作性能に優れ、形状は一般的にカード型で、読み取りアンテナと電子タグアンテナは指向性が強いです。

（3）アクティブ電子タグにはバッテリーが内蔵されており、一般的に読み取り距離が長い。欠点は、バッテリーの寿命が限られている（3〜10年）ことです。パッシブ電子タグにはバッテリーがありません。リーダー（プローブデバイス）からのマイクロ波信号を受信した後、マイクロ波エネルギーの一部を直流に変換して独自の作業を行います。一般的に、メンテナンスフリーを実現できます。アクティブシステムと比較して、パッシブシステムは、読み取り距離と物体の動きに適応する速度に若干の制限があります。

（4）集積化固体化電子タグ内の情報は、一般的に集積回路の製造中にROMプロセスモードで注入され、保存された情報は不変です。現場有線書き換え電子タグは、一般的に電子タグに保存されている情報を内部のE2ストレージ領域に書き込みます。書き換えには専用のプログラマまたはライタが必要であり、書き換えプロセス中に電源を投入する必要があります。現場無線書き換え電子タグは、一般的にアクティブ電子タグに適しており、特定の書き換え指示があり、電子タグに保存されている情報もE2ストレージ領域にあります。一般に、電子タグデータの書き換えに必要な時間は、電子タグデータの読み取りに必要な時間よりもはるかに長くなります。一般に、書き換えに必要な時間は数秒のオーダーで、読み取り時間はミリ秒のオーダーです。

（5）ブロードキャスト伝送型無線周波数識別システム。電子タグは能動的に動作し、保存された識別情報をリアルタイムでブロードキャストする必要があります。リーダーは、受信のみで送信しない受信機に相当します。このシステムの欠点は、電子タグが継続的に情報を外部に送信する必要があるため、電力を浪費し、環境に電磁汚染を引き起こし、システムのセキュリティと機密性が低いことです。二重周波数無線周波数識別システムを実現することは困難です。一般に、リーダーは無線周波数クエリ信号を送信し、電子タグから返される信号キャリア周波数は、リーダーが送信した無線周波数の乗数です。この動作モードは、リーダーがエコー信号を受信して​​処理するのに便利です。ただし、パッシブ電子タグの場合、電子タグがリーダーの受信した無線周波数エネルギーを二重周波数エコーキャリア周波数に変換すると、そのエネルギー変換効率は低くなります。変換効率を向上させるには、より高いマイクロ波スキルが必要になり、電子タグのコストが高くなります。同時に、この種のシステムの作業は XNUMX つの作業周波数ポイントを占有する必要があり、一般的に無線周波数管理委員会の製品申請ライセンスを取得するのは困難です。

（6）反射変調無線周波数識別システムの実現は、主に同じ周波数で送受信するという問題を解決することです。システムが動作しているとき、リーダーはマイクロ波照会（エネルギー）信号を発信し、電子タグ（パッシブ）は受信したマイクロ波照会エネルギー信号の一部を電子タグ内の回路が動作できるように直流に整流し、マイクロ波エネルギー信号の他の部分は電子タグに保存されているデータ情報を変調（ASK）してリーダーに反射します。リーダーは反射振幅変調信号を受信した後、電子タグに保存されている識別データ情報をデコードします。システムの動作プロセス中に、リーダーはマイクロ波信号を送信すると同時に、反射振幅変調信号を受信します。反射信号の強​​度は送信信号の強度よりもはるかに弱いため、技術的実装の難しさは共周波数受信にあります。

電子タグ結合は、異なる信号を送信するために異なる方法を使用することです。

無線周波数識別システムにおける無線周波数タグとリーダー間の動作距離は、無線周波数識別システムの応用において重要な問題です。通常、この動作距離は、無線周波数タグとリーダーが確実にデータを交換するための距離として定義されます。無線周波数識別システムの範囲は総合的な指標であり、無線周波数タグとリーダーのマッチング状況と密接に関係しています。無線周波数識別システムの距離に応じて、無線周波数タグアンテナとリーダーアンテナ間の結合は3つのカテゴリに分けられます。

（1）密結合システム。システムの典型的な動作距離は0〜1cmの範囲です。実際のアプリケーションでは、通常、無線周波数タグをリーダーに挿入するか、リーダーアンテナの表面に配置する必要があります。密結合システムは、無線周波数タグとリーダーアンテナの反応近傍場領域との間の誘導結合（閉磁気回路）を使用して、非接触空間情報伝送無線周波数チャネルを形成します。密結合システムの動作周波数は、通常、30MHz未満の任意の周波数に制限されます。密結合方式の電磁気漏洩は小さく、結合によって得られるエネルギーが大きいため、高い安全性が要求され、動作距離の要件がないアプリケーションシステム（電子ドアロックなど）に適しています。

（2）テレカップリングシステム。テレカップリングシステムの典型的な動作距離は15mに達することができます。テレカップリングシステムは、近結合システム（典型的な動作距離は13.56cm）と疎結合システム（典型的な動作距離は6.75m）の27.125種類に分けられます。リモートカップリングシステムの典型的な動作周波数はXNUMXMHzですが、XNUMXMHz、XNUMXMHzなどの他の周波数もあります。テレカップリングシステムとタイトカップリングシステムの主な違いは、誘導結合の電力が異なり、結合距離が異なることです。リモートカップリングシステムは、依然として低コストの無線周波数識別システムの主流です。

（3）長距離システム。長距離システムの典型的な動作距離は1～10mで、個々のシステムの動作距離はさらに長い。すべての長距離システムは、無線周波数タグとリーダーアンテナ間の電磁結合（電磁波の放射と反射）を利用して遠方場に放射し、非接触空間情報伝送無線周波数チャネルを形成します。長距離システムの典型的な動作周波数は915MHz、2.45GHz、5.8GHzですが、433MHzなどの他の周波数もあります。長距離システムの無線周波数タグは、電池の有無によって、パッシブ無線周波数タグ（電池なし）とセミパッシブ無線周波数タグ（電池あり）に分けられます。一般に、電池を含む無線周波数タグの範囲は、電池のない無線周波数タグの範囲よりも長くなります。セミパッシブ無線タグのバッテリーは、無線タグとリーダー間のデータ伝送にエネルギーを供給せず、無線タグチップがデータの読み取りと保存に使用するエネルギーのみを供給します。 長距離システムでは、一般的に反射変調動作モードを採用して、無線タグからリーダー/ライターへのデータ伝送を実現します。 長距離システムは一般的に典型的な指向性を持ち、無線タグとリーダーのコストは依然として比較的高いレベルにあります。 技術的な観点から、次の特性を満たす長距離システムが理想的な RFID システムです。RFID タグはパッシブで、ワイヤレスで読み書きできます。RFID タグとリーダーはマルチタグの読み書きをサポートしています。高速移動体の識別に適しています (物体の移動速度は 80 キロメートル / 時以上)。長距離 (読み書き距離は 5 〜 10 メートル以上)。低コスト (XNUMX 回限りの使用の要件を満たすことができます)。