無源RFID標(biāo)簽本身不帶電池，依靠讀卡器發(fā)送的電磁能量工作。由于它結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)實用，因而獲得廣泛的應(yīng)用。無源RFID標(biāo)簽由RFID IC、諧振電容C和天線L組成，天線與電容組成諧振回路，調(diào)諧在讀卡器的載波頻率，以獲得最佳性能。

    生產(chǎn)廠商大多遵循國際電信聯(lián)盟的規(guī)范，RFID使用的頻率有6種，分別為135KHz、13.56MHz、43.3-92MHz、860-930MHz（即UHF）、2.45GHz以及5.8GHz。無源RFID主要使用前二種頻率。

RFID標(biāo)簽結(jié)構(gòu)
  
    RFID標(biāo)簽天線有兩種天線形式：（1）線繞電感天線；（2）在介質(zhì)基板上壓印或印刷刻腐的盤旋狀天線。天線形式由載波頻率、標(biāo)簽封裝形式、性能和組裝成本等因素決定。例如，頻率小于400KHz時需要mH級電感量，這類天線只能用線繞電感制作；頻率在4~30MHz時，僅需幾個礖，幾圈線繞電感就可以，或使用介質(zhì)基板上的刻腐天線。

    選擇天線后，下一步就是如何將硅IC貼接在天線上。IC貼接也有兩種基本方法：（1）使用板上芯片（COB）；（2）裸芯片直接貼接在天線上。前者常用于線繞天線；而后者用于刻腐天線。CIB是將諧振電容和RFID IC一起封裝在同一個管殼中，天線則用烙鐵或熔焊工藝連接在COB的2個外接端了上。由于大多數(shù)COB用于ISO卡，一種符合ISO標(biāo)準(zhǔn)厚度（0.76）規(guī)格的卡，因此COB的典型厚度約為0.4mm。兩種常見的COB封裝形式是IST采用的IOA2（MOA2）和美國HEI公司采用的WorldⅡ。

   裸芯片直接貼接減少了中間步驟，廣泛地用于低成本和大批量應(yīng)用。直接貼接也有兩種方法可供選擇，（1）引線焊接；（2）倒裝工藝。采用倒裝工藝時，芯片焊盤上需制作專門的焊球，材料是金的，高度約25祄，然后將焊球倒裝在天線的印制走線上。引線焊接工藝較簡單，裸芯片直接用引線焊接在天線上，焊接區(qū)再用黑色環(huán)氧樹脂密封。對小批量生產(chǎn)，這種工藝的成本較低；而對于大批量生產(chǎn)，最好采有倒裝工藝。

a)外接2個電感、1個電容                       


b）外接2個電容、1個電感   

 c）MCRF360
圖1  MCRF355和MCRF360的連接方法
               
基本工作原理
   
   無線RFID標(biāo)簽的性能受標(biāo)簽大小，調(diào)制形式、電路Q值、器件功耗以及調(diào)制深度的極大影響。下面簡要地介紹它的工作原理。
  
   RFID IC 內(nèi)部備有一個154位存儲器，用以存儲標(biāo)簽數(shù)據(jù)。IC內(nèi)部還有一個通導(dǎo)電阻極低的調(diào)制門控管（CMOS），以一定頻率工作。當(dāng)讀卡器發(fā)射電磁波，使標(biāo)簽天線電感式電壓達(dá)到VPP時，器件工作，以曼徹斯特格式將數(shù)據(jù)發(fā)送回去。
數(shù)據(jù)發(fā)送是通過調(diào)諧與去調(diào)諧外部諧振回路來完成的。具體過程如下：當(dāng)數(shù)據(jù)為邏輯高電平時，門控管截止，將調(diào)諧電路調(diào)諧于讀卡器的截波頻率，這就是調(diào)諧狀態(tài)，感應(yīng)電壓達(dá)到最大值。如此進(jìn)行，調(diào)諧與去調(diào)諧在標(biāo)簽線圈上產(chǎn)生一個幅度調(diào)制信號，讀卡器檢測電壓波形包絡(luò)，就能重構(gòu)來自標(biāo)簽的數(shù)據(jù)信號。

    門控管的開關(guān)頻率為70KHz，完成全部154位數(shù)據(jù)約需2.2ms。在發(fā)送完全部數(shù)據(jù)后，器件進(jìn)入100 ms的休眠模式。當(dāng)一個標(biāo)簽進(jìn)入休眠模式時，讀卡器可以去讀取其它標(biāo)簽的數(shù)據(jù)，不會產(chǎn)生任何數(shù)據(jù)沖突。當(dāng)然，這個功能受到下列因素的影響：標(biāo)簽至讀卡器的距離、兩者的方位、標(biāo)簽的移動以及標(biāo)簽的空間分布。

設(shè)計實例
   

   MCRF 355/360是Microchip公司生產(chǎn)的13.56MHz器件。355既可用于COB，也可用于直接貼接；而360內(nèi)部有1個100pf電容，只需外部電感。該器件近乎以100%調(diào)制發(fā)送數(shù)據(jù)，調(diào)制深度決定了標(biāo)簽的線圈電壓從“高”至“低”的變化，亦即區(qū)分調(diào)諧狀態(tài)和去調(diào)諧狀態(tài)。

   圖1示出了器件的連接方法。圖1（a）和（b）是為MCRF355設(shè)計的，圖1（a）外接2個電感和1個電容，相應(yīng)的諧振頻率為：
f(調(diào)諧)=1/2p
f(去調(diào)諧)=1/2p
LT=L1+L2+Lm
上式中，Lm是互感系數(shù)K;K是兩個電感間耦合系數(shù)（0≤K≤1）。
圖1（b）是外接2個電容和1個電感，頻率為：
f(調(diào)諧)=1/2p
f(去調(diào)諧)=1/2p
CT=C1C2/C1+C2
圖1（c）是MCRF360連接方法，由于它內(nèi)部有一個電容，所以只需外接2個電感就可以了，頻率計算公式與MCRF355相同。

    外接元件值通常在三分之一至二分之一處優(yōu)化。例如，在天線A與天線B之間電感線圈是3圈的話，那未天線B至VSS之間為1圈。當(dāng)MCRF 355制作成COB時，內(nèi)置2個串聯(lián)的68Pf相同電容。電容C1連接在天線A至天線B之間，C2在天線B至Vss之間。

    為了達(dá)到設(shè)計的性能，標(biāo)簽應(yīng)準(zhǔn)確地調(diào)諧在讀卡器的載波頻率。然而使用的元件總會有偏差的，引起讀數(shù)距離的變化。電感的誤差可控制在1~2%以內(nèi)，因此讀數(shù)距離主要由電容誤差引起的。外接電容的誤差應(yīng)在5%以內(nèi)，Q值大于100。MCRF360R的內(nèi)部電容是用氧化硅制作的，同一硅片上的誤差在5%以內(nèi)，而不同批次的誤差在10%左右。

   MCRF355/360的存儲器數(shù)據(jù)可以托付生產(chǎn)廠在出廠前編程好，也可以在現(xiàn)場用接觸式編程器編程。