无源和免接触是非接触式IC卡相对于接触式IC卡的两大特点。无源是指卡片上没有电源,免接触是指对卡片的读写操作不必和读写器接触。非接触式智能卡也是IC卡,而卡上的IC即集成电路工作时肯定是需要电源的,卡片自身没有电源而又不和读写器接触,那么电源从哪里来的呢?

其实回答这个问题非常简单,那就是电磁感应。读写器产生一个电磁场,卡片上的天线是一个LC振荡电路,且这个振荡电路的共振频率和读写器电磁场的频率一致。当卡片进入读写器的射频场,卡上的振荡电路起振,电路振荡意味着有电子的流动,有电子的流动就可以用二极管让电子积累,电子的积累就会形成电压,有了电压智能卡就能工作了。卡片获得能量的方式大体就是这样,具体的实现方法,如果不打算自己做卡就没必要深究,只要懂得原理就可以了。如果还不明白,想想变压器吧,变压器的原边和副边也是绝缘的,但能量却可以从原边传递到副边,射频卡获得能量的方式就相当于变压器的副边。

能量有了,那么读写器和卡片又是如何进行信息交流的呢?既然是免接触,那就只有通过无线电传输了。无线电传输很少有直接发送信号的,一般都是选定某一频率的载波,也就是正弦波,发送方把有用信号调制在载波上,接收方解调收到的信号,把载波去掉得到有用信号。无论电视、广播、手机通讯还是射频卡,其基于无线电通讯的原理都是一样的。

载波(正弦波)有三要素,幅度、频率和相位,相应的有用信号对载波的调制也有三种:调幅、调频和调相。调幅是改变载波的幅度记录有用信号,调频是改变载波的频率记录有用信号,调相是改变载波的相位记录有用信号。调幅电路简单,容易受干扰,调频和调相结构复杂些,但抗干扰能力强,一个简单的例子是你的收音机FM(调频)比AM(调幅)声音好听的多。另外,调幅和调频要求载波频率远大于有用信号的最高频率,通常要10倍以上,而调相则无此要求,载波频率可以高于、等于(2BPSK)甚至低于(4BPSK,16BPSK)有用信号的频率。

基于上述三种调制的特点,射频卡通讯距离最大不过几米,平常用的接近卡(PICC)最大距离才10公分,在这么短的距离范围内形成一个相对较强的局部射频场,几乎可以不用考虑干扰。射频卡上没有电源,尤其成本考虑,自然要求卡上电路越简单越好。所以,调幅虽然易受干扰但电路结构简单,成为射频卡调制的首选。

调幅有一个指标叫调制系数,也就是衡量有用信号对载波幅度的调制有多大。调制系数为0,相当于没有调制,调制系数为1则相当于把载波的幅度调为0,一般调制系数都在0.1-0.9之间。显然由于射频卡需要从磁场中获得能量,如果调制系数接近1,意味着磁场关闭了,时间短了还行,时间长了卡上的电源必然会消失,卡片的基本工作条件都没有了,但调制系数大抗干扰能力强,容易解调。相反,调制系数小,卡片可以获得稳定的能量供应,但抗干扰能力弱,解调困难一些。

在读写器与卡片的信息交流过程中,读写器产生射频场,向卡片发送数据时调制自己产生的射频场,这很好理解。但卡片是被动的,不仅不能产生射频场,还要从读写器的射频场中获取能量,那又如何通过调制射频场向读写器回送数据呢?射频识别技术中采用了一种叫做负载调制的方法。其原理也非常简单,还是以变压器为例,我们都有这样的常识,如果变压器的副边突然接入一个大的负载,变压器原边电压就会瞬间降低,切除负载,变压器的原边电压就会马上恢复。前面说了,射频卡相当于变压器的副边,卡内也有这样一个负载,接通负载时射频场的振荡幅度会减小,切除负载,射频场的幅度会恢复。卡片通过负载是否接入来表示发送的数据,读写器探测到射频场的幅度改变,就能知道卡片发送什么数据了。这就是卡片回送数据的原理。本文来自新浪网