Inhaltsverzeichnis Einführung... 1 Unterscheidungsmerkmale von RFID-Systemen Grundlegende Funktionsweise... 29

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Michaela Dressler
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1 V 1 Einführung Automatische Identifikationssysteme Barcode-Systeme Optical Character Recognition Biometrische Verfahren Sprachidentifizierung Fingerabdruckverfahren (Daktyloskopie) Chipkarten Speicherkarten Mikroprozessorkarten RFID-Systeme Vergleich verschiedener ID-Systeme Bestandteile eines RFID-Systems Unterscheidungsmerkmale von RFID-Systemen Grundsätzliche Unterscheidungsmerkmale Bauformen von Transpondern Disks und Münzen Glasgehäuse Plastikgehäuse Werkzeug- und Gasflaschenidentifikation Schlüssel und Schlüsselanhänger Uhren Bauform ID-1, kontaktlose Chipkarten Smart Label Coil-on-Chip Weitere Bauformen Frequenz, Reichweite und Kopplung Informationsverarbeitung im Transponder Auswahlkriterien für RFID-Systeme Arbeitsfrequenz Reichweite Sicherheitsanforderungen Speicherkapazität Grundlegende Funktionsweise bit-Transponder Radiofrequenz Mikrowelle Frequenzteiler Elektro-Magnetisch...36

2 VI Akustomagnetisch Voll- und Halbduplexverfahren Induktive Kopplung Energieversorgung passiver Transponder Datenübertragung Transponder > Leser Elektromagnetische Backscatter-Kopplung Energieversorgung der Transponder Datenübertragung Transponder > Leser Close Coupling Energieversorgung der Transponder Datenübertragung Transponder > Leser Datenübertragung Leser > Transponder Elektrische Kopplung Energieversorgung passiver Transponder Datenübertragung Transponder > Lesegerät Sequentielle Verfahren Induktive Kopplung Spannungsversorgung des Transponders Vergleich zwischen FDX-/HDX- und SEQ-Systemen Datenübertragung Transponder > Leser Oberflächenwellen-Transponder Physikalische Grundlagen für RFID-Systeme Magnetisches Feld Magnetische Feldstärke H Feldstärkeverlauf H(x) bei Leiterschleifen Optimierter Antennendurchmesser Magnetischer Fluss und magnetische Flussdichte Induktivität L Induktivität einer Leiterschleife Gegeninduktivität M Kopplungsfaktor k Induktionsgesetz Resonanz Praktischer Betrieb des Transponders Spannungsversorgung des Transponders Spannungsregelung Ansprechfeldstärke Hmin Energiereichweite von Transpondersystemen Ansprechbereich von Lesegeräten Gesamtsystem Transponder Lesegerät Transformierte Transponderimpedanz ZT Einflussgrößen von ZT... 94

3 VII Lastmodulation Messung von Systemparametern Messung des Kopplungsfaktors k Messung der Transponderresonanzfrequenz Magnetische Werkstoffe Eigenschaften magnetischer Werkstoffe und Ferrite Ferritantennen in LF-Transpondern Ferritabschirmung in metallischer Umgebung Einbau von Transpondern in Metall Elektromagnetische Wellen Entstehung elektromagnetischer Wellen Übergang vom Nah- zum Fernfeld bei Leiterschleifen Strahlungsdichte S Feldwellenwiderstand und Feldstärke E Polarisation elektromagnetischer Wellen Reflexion elektromagnetischer Wellen Antennen Gewinn und Richtwirkung EIRP und ERP Eingangsimpedanz Wirksame Fläche und Rückstreuquerschnitt Effektive Länge Dipolantenne Yagi-Uda-Antenne Patch- oder Mikrostripantennen Schlitzantennen Praktischer Betrieb von Mikrowellentranspondern Ersatzschaltbilder des Transponders Spannungsversorgung passiver Transponder Spannungsversorgung aktiver Transponder Reflexion und Auslöschung Ansprechempfindlichkeit des Transponders Modulierter Rückstreuquerschnitt Lesereichweite Oberflächenwellen Entstehung einer Oberflächenwelle Reflexion einer Oberflächenwelle Funktionsschema von OFW-Transpondern Der Sensoreffekt Reflektive Verzögerungsleitung Resonante Sensoren Impedanzsensoren Geschaltete Sensoren

4 VIII 5 Frequenzbereiche und Funkzulassungsvorschriften Verwendete Frequenzbereiche Frequenzbereich khz Frequenzbereich 6,78 MHz Frequenzbereich 13,56 MHz Frequenzbereich 27,125 MHz Frequenzbereich 40,680 MHz Frequenzbereich 433,920 MHz Frequenzbereich 869,0 MHz Frequenzbereich 915,0 MHz Frequenzbereich 2,45 GHz Frequenzbereich 5,8 GHz Frequenzbereich 24,125 GHz Auswahl der Frequenz für induktiv gekoppelte RFID-Systeme Europäische Zulassungsvorschriften CEPT/ERC REC Annex 1: Non-specific Short Range Devices Annex 4: Railway applications Annex 5: Road Transport & Traffic Telematics Annex 9: Inductive applications Annex 11: RFID applications Frequenzbereich 868 MHz EN : 9 khz MHz Trägerleistung Grenzwerte für H-Feld Sender Nebenaussendungen EN , EN EN Nationale Zulassungsvorschriften in Europa Bundesrepublik Deutschland Nationale Zulassungsvorschriften USA Zukünftige Entwicklung: USA Japan Europa Codierung und Modulation Codierung im Basisband Digitale Modulationsverfahren Amplitudentastung (ASK) FSK PSK Modulationsverfahren mit Hilfsträger Datenintegrität Prüfsummenverfahren Paritätsprüfung...199

5 IX LRC-Verfahren CRC-Verfahren Vielfachzugriffsverfahren Antikollision Raummultiplex SDMA Frequenzmultiplex FDMA Zeitmultiplex TDMA Beispiele für Antikollisionsverfahren ALOHA-Verfahren Slotted-ALOHA-Verfahren Binary-Search-Algorithmus Datensicherheit Gegenseitige symmetrische Authentifizierung Authentifizierung mit abgeleiteten Schlüsseln Verschlüsselte Datenübertragung Streamcipher Normung Tieridentifikation ISO Codestruktur ISO Technisches Konzept Anforderungen Voll-/Halbduplex-System Sequentielles System ISO Advanced Transponders Teil 1 Air Interface Teil 2 Code and Command Structure Kontaktlose Chipkarten ISO Close-coupling-Chipkarten Part 1 Physical characteristics Part 2 Dimensions and locations of coupling areas Part 3 Electronic signals and reset procedures Part 4 Answer to reset and transmission protocols ISO Proximity-coupling-Chipkarten Part 1 Physical characteristics Part 2 Radio frequency interface Part 3 Initialization and anticollision Part 4 Transmission protocols ISO Vicinity-coupling-Chipkarten Part 1 Physical characteristics Part 2 Air interface and initialization ISO Prüfmethoden für Chipkarten Part 4 Testverfahren für Close-coupling-Chipkarten Part 6 Testverfahren für Proximity-coupling-Chipkarten

6 X Part 7 Testverfahren für Vicinity-coupling-Chipkarten DIN/ISO Datenträger für Werk- und Spanzeuge ISO Containeridentifikation VDI 4470 Warensicherungssysteme Teil 1 Kundenabnahmerichtlinien für Schleusen-systeme Ermittlung der Fehlalarmquote Ermittlung der Detektionsrate Formblätter in VDI Teil 2 Kundenabnahmerichtlinien für Deaktivierungsanlagen Güter- und Warenwirtschaft ISO Serie GTAG Initiative GTAG-Transportschicht (physical layer) GTAG Leitungs- und Anwendungsschicht Architektur elektronischer Datenträger Transponder mit Speicherfunktion HF-Interface Schaltungsbeispiel Lastmodulation mit Hilfsträger Schaltungsbeispiel HF-Interface für ISO Transponder Adress- und Sicherheitslogik State-Machine Speicherarchitektur Read-only-Transponder Beschreibbare Transponder Transponder mit Kryptofunktion Segmentierte Speicher MIFARE -Applikationsverzeichnis Dual-port-EEPROM Mikroprozessoren Dual Interface Karte MIFARE plus Moderne Konzepte für die Dual Interface Card Speichertechnologie RAM EEPROM FRAM Leistungsvergleich FRAM EEPROM Messung physikalischer Größen Transponder mit Sensorfunktionen Messungen mit Mikrowellentranspondern Sensoreffekt bei Oberflächenwellen-Transpondern...315

7 XI 11 Lesegeräte Datenfluss in einer Applikation Komponenten eines Lesegerätes HF-Interface Induktiv gekoppeltes System, FDX/HDX Mikrowellen-System Halbduplex Sequentielle Systeme SEQ Mikrowellen-System für OFW-Transponder Steuerung Low-cost-Aufbau Leser-IC U2270B Anschluss von Antennen für induktiv gekoppelte Systeme Anschaltung mit Stromanpassung Speisung über Koaxialkabel Einfluss des Gütefaktors Q Ausführungsformen von Lesegeräten OEM-Lesegeräte Lesegeräte für industriellen Einsatz Portable Lesegeräte Herstellung von Transpondern und kontaktlosen Chipkarten Glas- und Plastiktransponder Modulherstellung Transponderhalbzeug Komplettierung Kontaktlose Chipkarten Spulenherstellung Verbindungstechnik Laminieren Anwendungsbeispiele Kontaktlose Chipkarten ÖPNV Ausgangssituation Anforderungen Transaktionszeit Witterungsbeständigkeit, Lebensdauer, Bedienkomfort Vorteile durch den Einsatz von RFID-Systemen Tarifmodelle mit elektronischer Abrechnung Marktpotenzial Projektbeispiele Korea Seoul Deutschland Lüneburg, Oldenburg EU-Projekte ICARE und CALYPSO Ticketing

8 XII Lufthansa Miles & More Card Ski-Ticketing Zutrittskontrolle Online-Systeme Offline-Systeme Transponder Verkehrssysteme Eurobalise S Internationaler Containerverkehr Tieridentifikation Rinderhaltung Brieftauben-Preisflug Elektronische Wegfahrsperre Funktionsweise der Wegfahrsperre Kurze Erfolgsgeschichte Zukunftsaussichten Behälteridentifikation Gasflaschen und Chemikalienbehälter Abfallentsorgung Sportliche Veranstaltungen Industrieautomation Werkzeugidentifikation Industrielle Fertigung Zentrale Steuerung Dezentrale Steuerung Vorteile durch den Einsatz von RFID-Systemen Auswahl geeigneter RFID-Systeme Projektbeispiele Medizinische Anwendungen Anhang Kontaktadressen, Verbände und Fachzeitschriften Industrieverbände Fachzeitschriften RFID im Internet Relevante Normen und Vorschriften Bezugsquellen für Normen und Vorschriften Literatur Platinenlayouts Testkarte nach ISO Feldgeneratorspule Register

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