负载调制是电子标签经常使用的向读写器传输数据的方法。负载调制通过对电子标签振荡回路的电参数按照数据流的节拍进行调节，使电子标签阻抗的大小和相位随之改变，从而完成调制的过程。负载调制技术主要有电阻负载调制和电容负载调制两种方式。
在电阻负载调制中，负载并联一个电阻，称为负载调制电阻，该电阻按数据流的时钟接通和断开，开关S的通断由二进制数据编码控制。电阻负载调制的电路原理图如图7.15所示。
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图7.15 电阻负载调制的电路原理图
电阻负载调制的特性如下。
（1）当二进制数据编码为"1"时，开关S接通，电子标签的负载电阻为和的并联；当二进制数据编码为"0"时，开关S断开，电子标签的负载电阻为。这说明，开关S接通时，电子标签的负载电阻比较小。
（2）对于并联谐振，如果并联电阻比较小，将降低品质因数。也就是说，当电子标签的负载电阻比较小时，品质因数值将降低，这将使谐振回路两端的电压下降。
（3）上述分析说明，开关S接通或断开，会使电子标签谐振回路两端的电压发生变化。为了恢复（解调）电子标签发送的数据，上述变化应该输送到读写器。
（4）当电子标签谐振回路两端的电压发生变化时，由于线圈电感耦合，这种变化会传递给读写器，表现为读写器线圈两端电压的振幅发生变化，因此产生对读写器电压的调幅。
（5）电阻负载调制的波形变化过程如图7.16所示。图7.16（a）为电子标签数据的二进制数据编码，图7.16（b）为电子标签线圈两端的电压，图7.16（c）为读写器线圈两端的电压，图7.16（d）为读写器线圈解调后的电压。可以看出，图7.16（a）与图7.16（d）的二进制数据编码一致，表明电阻负载调制完成了信息传递的工作。
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图7.16 电阻负载调制的波形变化过程
2．电容负载调制
在电阻负载调制中，负载并联一个电容，取代了由二进制数据编码控制的负载调制电阻。电容负载调制的电路原理图如图7.17所示。
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图7.17 电容负载调制的电路原理图
电容负载调制的特性如下。
（1）在电阻负载调制中，读写器和电子标签在工作频率下都处于谐振状态；而在电容负载调制中，由于接入了电容，电子标签回路失谐，又由于读写器与电子标签的耦合作用，导致读写器也失谐。
（2）开关S的通断控制电容按数据流的时钟接通和断开，使电子标签的谐振频率在两个频率之间转换。
（3）通过定性分析可以知道，电容的接入使电子标签电感线圈上的电压下降。
（4）由于电子标签电感线圈上的电压下降，使读写器电感线圈上的电压上升。
（5）电容负载调制的波形变化，与电阻负载调制的波形变化相似，但此时读写器电感线圈上电压不仅发生振幅的变化，也发生相位的变化，相位变化应尽量减小。
RFID系统的基本工作方式分为全双工（Full Duplex）和半双工（Half Duplex）系统以及时序（SEQ）系统。全双工表示射频标签与读写器之间可在同一时刻互相传送信息。半双工表示射频标签与读写器之间可以双向传送信息，但在同一时刻只能向一个方向传送信息。 在全双工和半双工系统中，射频卷标的响应是在读写器发出的电磁场或电磁波的情况下发送出去的。因为与阅读器本身的信号相比，射频卷标的信号在接收天线上是很弱的，所以必须使用合适的传输方法，以便把射频卷标的信号与阅读器的信号区别开来。在实践中，人们对从射频标签到阅读器的数据传输一般采用负载反射调制技术将射频卷标数据加载到反射回波上（尤其是针对无源射频卷标系统）。 时序方法则与之相反，阅读器辐射出的电磁场短时间周期性地断开。这些间隔被射频标签识别出来，并被用于从射频标签到阅读器的数据传输。其实，这是一种典型的雷达工作方式。时序方法的缺点是：在阅读器发送间歇时，射频标签的能量供应中断，这就必须通过装入足够大的辅助电容器或辅助电池进行补偿。 RFID系统的一个重要的特征是射频卷标的供电。无源的射频标签自已没有电源。因此，无源的射频标签工作用的所有能量必须从阅读器发出的电磁场中取得。与此相反，有源的射频标签包含一个电池，为微型芯片的工作提供全部或部分“辅助电池”能量。 1．RFID的资料存储 能否给射频卷标写入数据是区分不同类型RFID系统的一个重要因素。对简单的RFID系统来说，射频卷标的数据大多是简单的（序列）号码，可在加工芯片时集成进去，以后不能再变。与此相反，可写入的射频标签通过读写器或专用的编程设备写入数据。 射频卷标的数据写入一般分为无线写入与有线写入两种形式。RFID卷标的数据量通常在几个字节到几千个字节之间。但是，有一个例外，这就是1比特射频标签。它有1比特的数据量就足够了，使阅读器能够作出以下两种状态的判断："在电磁场中有射频标签"或"在电磁场中无射频标签"。这种要求对于实现简单的监控或信号发送功能是完全足够的。因为1比特的射频卷标不需要电子芯片，所以射频卷标的成本可以做得很低。由于这个原因，大量的1比特射频标签在百货商场和商店中用于商品防盗系统（EAS）。当带着没有付款的商品离开百货商场的门闸时，安装在出口的读写器就能识别出"在电磁场中有射频标签"的状况，并引起相应的反应。对按规定已付款的商品来说，1比特射频标签在付款处被除掉或者去活化。 对一般的RFID系统来说，使用电可擦可编程只读存储器（EEPROM）来存储数据是主要方法。然而，使用这种方法的缺点是：写入过程中的功率消耗很大，使用寿命一般为写入100,000次。对微波系统来说，还使用静态随机存取内存（SRAM），内存能很快写入数据。为了永久保存数据，需要用辅助电池作不中断的供电。 2．RFID的工作频率 射频卷标的工作频率不仅决定着射频识别系统工作原理（电感耦合还是电磁耦合）、识别距离，还决定着射频标签及读写器实现的难易程度和设备的成本。 工作在不同频段或频点上的射频标签具有不同的特点。射频识别应用占据的频段或频点在国际上有公认的划分，即位于ISM波段之中。典型的工作频率有：125kHz，133kHz，13.56MHz，27.12MHz，433MHz，902~928MHz，2.45GHz，5.8GHz等。 1）低频段射频标签 低频段射频卷标简称为低频卷标，其工作频率范围为30kHz ~ 300kHz。典型工作频率有：125KHz，133KHz。低频卷标一般为无源卷标，其工作能量通过电感耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得。低频卷标与阅读器之间传送数据时，低频卷标需位于阅读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1米。 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（带有内置应答器的汽车钥匙）等。低频标签有多种外观形式，其中应用于动物识别的有：项圈式、耳牌式、注射式、药丸式等。 低频标签的主要优势体现在：卷标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、数据量要求较少的应用。 低频标签的劣势主要体现在：卷标存贮数据量较少；只能适合低速、近距离识别应用；与高频标签相比：卷标天线匝数更多，成本更高一些。 2）中高频段射频标签 中高频段射频卷标的工作频率一般为3MHz ~ 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，因其工作原理与低频卷标完全相同，即采用电感耦合方式工作，所以宜将其归为低频标签类中。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，因而我们只要将高、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设计，其工作能量同低频标签一样，也是通过电感（磁）耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得。卷标与阅读器进行数据交换时，卷标必须位于阅读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1米。 中频标准的基本特点与低频标准相似，由于其工作频率的提高，可以选用较高的数据传输速率。射频卷标天线设计相对简单，卷标一般制成标准卡片形状，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。 3）超高频与微波标签 超高频与微波频段的射频标签，简称为微波射频卷标，其典型工作频率为：433.92MHz，862(902)~928MHz，2.45GHz，5.8GHz。微波射频卷标可分为有源卷标与无源卷标两类。工作时，射频卷标位于阅读器天线辐射场的远区场内，标签与阅读器之间的耦合方式为电磁耦合方式。阅读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。阅读器天线一般均为定向天线，只有在阅读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的情况，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卷标识读问题作为系统的一个重要特征。 以目前技术水平来说，无源微波射频卷标比较成功产品相对集中在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卷标产品面世。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，射频卷标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。 微波射频卷标的数据存贮容量一般限定在2Kbits以内，再大的存贮容量似乎没有太大的意义，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资料的载体，其主要功能在于标识物品并完成无接触的识别过程。典型的数据容量指针有：1Kbits，128Bits，64Bits等。 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。 3．RFID信息安全 RFID数据非常容易受到攻击，主要是RFID芯片本身，以及芯片在读或者写数据的过程中都很容易被黑客所利用。因此，如何保护存储在RFID芯片中数据的安全，是一个必须考虑的问题。 最新的RFID标准重新设计了UHF(超高频率)空中接口协议，该协议用于管理从标签到读卡器的数据的移动，为芯片中存储的数据提供了一些保护措施。新标准采用"一个安全的链路"，保护被动标签免于受到大多数攻击行为。当数据被写入卷标时，数据在经过空中接口时被伪装。从卷标到读卡器的所有数据都被伪装，所以当读卡器在从卷标读或者写数据时数据不会被截取。一旦数据被写入卷标，数据就会被锁定，这样只可以读取数据，而不能被改写，就是具有我们常说的只读功能。 从功能方面来看，RFID标签主要分为三种：只读卷标、可重写卷标、带微处理器卷标。只读型卷标的结构功能最简单，包含的信息较少并且不能被更改；可重写型卷标集成了容量为几十字节到几万字节的闪存，卷标内的信息能被更改或重写；带微处理器卷标依靠内置式只读存储器中存储的操作系统和程序来工作，出于安全的需要，许多标签都同时具备加密电路，现在这类卷标主要应用于非接触型IC卡上，用于电子结算、出入管理等。
