隨著資訊科技之發展，日常生活中我們經常要使用各式各樣之數位識別卡，例如：信用卡、電話卡、金融IC卡等。大部分的識別卡，都是與讀卡機（Reader）作接觸式之連接來讀取數位資料，常見方法有磁條刷卡或IC晶片定點接觸，這些用接觸方式辨識的作法，在長期使用下容易因磨損而造成資料判別錯誤，而且接觸式識別卡有特定之接點，卡片有方向性，使用者常會因為不當操作而無法正確判讀資料。
而「無線射頻身份識別系統（RFID）」乃是針對常用之接觸式識別系統之缺點加以改良，採用射頻訊號以無線方式傳送數位資料，因此識別卡不必與讀卡機接觸就能讀寫數位資料，這種非接觸式之RFID標籤/卡與讀卡機之間無方向性之要求，且卡片可置於口袋、皮包內，不必取出而能直接識別，免除現代人經常要從數張卡片中找尋特定卡片的煩惱。對於工業應用來說，由於RFID進行識別工作時不需人工介入，可以在油漬、高塵量的惡劣環境中運用。
認識RFID工作原理
RFID由標籤、讀卡機與天線三部分所組成。每一個標籤具備唯一的電子編碼（EPC）or (唯一ID)，主要用途在於貼在物品上，做為該物品的資料識別。短距離RFID可運用在工廠自動化、貨品銷售；長距離RFID則可用在收費系統，或車輛身分識別等。
讀卡機是讀取標籤資訊的設備，除了讀取，部分讀卡機還具備「寫入」的功能。讀卡機可設計為固定式或掌上型，目前一部讀卡機約在2000美元以上。每家企業、據點使用的讀卡機數量，約在數十到數百臺之間。
現階段RFID有待克服的部分包括技術、成本及國際標準的制定。在使用的無線頻率上，可分為四個頻率，分別是低頻（125～134KHz）、高頻（13.56MHz）、超高頻（400MHz～1GHz），以及微波（1GHz以上）。許多廠商已投入此市場，其中Walmart、Tesco、Benetton、Philips、Gillette……，都是第一波的帶動者。以下將簡介RFID的工作架構與原理。
射頻電路之工作原理
在RFID中射頻電路主要之功能可分為兩個部分，一是利用射頻訊號充電，一是利用射頻訊號以負載調變進行數據收發。
射頻充電
讀卡機與RFID裝置間係以交流磁場相互耦合。藉著此種耦合可以使「應答機（Transponder）」（含「發送器（Transmitter）」和「回應器（Responder）」）之天線產生感應電動能，並經由IC內部之二極體、電容做整流、濾波動作後，產生足夠讓Transponder工作所需之電源，並且使讀卡機與Transponder間能夠雙向通信，如圖一所示。
負載調變
在電路上，可將Transponder裝置的感應線圈與讀卡機之天線看成是一個耦合量極小的空心變壓器。假設此變壓器為理想之變壓器，當開關S1開路時，如圖二，變壓器之二次側並無電流流經，所以在變壓器之一次側亦無電流流過。而當開關閉合時，如圖三。變壓器之二次側將並聯一電阻R1，如此一來將會造成在變壓器之二次側有電流I1(t)流過。並且在變壓器之一次側也會有電流I2(t)流過。
若令開關S1之開關受資料所控制，如圖四。當資料為1時，開關開路；當資料為0時，開關閉合。並在變壓器之一次側加入信號處理電路，將變壓器一次側上所流經之電流大小做偵測，如此一來便可以得到正確的資料。
讀卡機之設計
由上一節可知，讀卡機之主要功用為提供一穩定的射頻訊號源，並送至天線，產生一穩定之交流磁場，使RFID標籤能夠將其射頻訊號轉為可使其動作之穩定電源，並且可以感測讀卡機天線上微小的電流（或電壓）變化，以接收來自RFID標籤的資料。
在讀卡機之設計考量步驟上，可區分為功能需求之構想、機構外觀之需求、細部規格之定義、未來整合性之方式、天線需求說明等，詳細項目請參考表一說明。讀卡機工作區塊的示意圖則請參考圖五。
| 表一 讀卡機之設計考量步驟 |
| 考量步驟 | 考量要點 |
| 讀卡機功能需求之構想 | 1.非接觸式讀取需求 2.可讀取何種規格Tag 3.與Tag讀取距離，10-25cm 4.可記憶資料筆數 5.蜂鳴器需求 6.是否需要LCD顯示(顯示方式) 7.KeyPad及Function Key需求 8.LED狀態顯示 9.期望成本 10.讀到Tag時動作描述，無讀到時如何動作 11.該產品市場應用範圍及定位 12.市場說明及銷售預測 13.操作環境及庫存環境說明 |
| 讀卡機機構外觀之需求 | 1.固定式或手持式 2.掛壁式或桌上型 3.主要元件所需空間 4.產品設計外觀其他需求 |
| 讀卡機細部規格之定義 | 1.操作電源規格及耗電量 2.讀取頻率，載波方式 3.電信法規 4.記憶體大小 5.MPU規格 6.KeyPad規格 7.I/O介面規格(RS-232/RS485/Wiegand) 8.I/O F/W 說明 9.可操作溫溼度，保存溫溼度 |
| 讀卡機未來整合性 | 1.通訊整合架構 (單機型/多機型/跨網域型) 2.後台軟體架構 (Client-Server, 3 Tire) 3.備援架構機制 4.認證機制 |
| 讀卡機天線需求 | 1.RF output Power 2.Gain 3.操作頻率/頻寬 4.機構影響Fine-Tune 5.讀取方式/距離/線性/圓極化/近場感應 6.期望Cost 7.Size 8.電信法規 |
結論
當RFID技術發展到一定程度，將形成極大的應用變革。舉例來說，一位顧客挑選了裝滿整整一個購貨車的商品，走到超市出口的時候，不需要任何條碼掃描，幾秒中的功夫，總貨款被清清楚楚地顯示在螢幕上；當一位主婦拿著要換洗的衣服置入洗衣機時，這時洗衣機的液晶顯示，對這件衣服最好的洗滌方式不是使用洗衣機水洗，建議您要送乾洗較好。這種貼心的設計不知您是否感到驚喜呢!!
RFID還具有廣闊的應用空間：很多企業、組織的門禁系統、身份識別系統已經使用了RFID技術；RFID技術還可以應用在財產保護、汽車追蹤、停車場和高速公路過橋計費等方面；物流業廣泛使用RFID技術，從產品的生產、產品的運輸到產品的銷售將全面實現智慧化。RFID將應用到汽車、藥物、食品、運輸、能源、軍用等各個領域。從人到機器到商品，RFID所帶來的商機無限，同時RFID管理平台的需求勢必會讓諸多SI廠商紛紛著手制定規格。
由此普遍的市場需求引發了技術發展：有關調查結果顯示，在全球年銷售額50億美元以上的大企業中，有70％的企業表示已制定出RFID的相應計劃，並將於未來的18個月內實施；而25％的企業表示今年將投資50萬到100美元普及RFID技術。
RFID將是無所不在的技術，至於讀卡機和標籤的部分，筆者認為很明顯的是一定要朝向專業客製化方向前進，不知各位的看法為何？
（作者為日晶科技軟體研發部經理）
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