描述
一般来说，完整的射频识别（RFID）系统主要由射频标签、射频读写设备及天线和后台计算机平台构成。根据射频标签内部是否有电源供电，可将射频标签分为有源射频标签和无源射频标签。
无源射频标签内部没有电池电力，依靠读写器发来的电磁波来工作，因此传输距离较近、抗干扰能力较好、存储空间小、功能单一，但是无源射频标签不需要维护，使用简便；有源射频标签内部有电源供电，能够借助自身的能量发射讯号，因此存储距离较远、抗干扰能力较强、存储空间较大，还可以与传感器结合出来，组成功能复杂的传感器射频标签。但是随着标签内部电池电量的耗费，需要定期地替换电池以及充电，这给有源射频标签的使用带来了新的课题，即怎样延长有源射频标签内部电源的单次放电寿命。
传统的有源标签低功耗设计
传统的有源射频标签主要由3部分组成，分别是甚低频射频电路、单片机系统和电源。单片机系统工作时的电压通常为微安级，甚低频射频电路工作时的电压通常为毫安级。为了减少有源射频标签的平均功率，有源射频标签中的甚高频电路并不一直工作，而是间隔的。如图２所示。
一段时间自动“苏醒”，然后监听是否有数据包接收到。如果没有接收至数据包，则处于省电的“睡眠”状态；如果接收至数据包，则处于数据包处理环节，相应接收到的数据包，提取出命令，发送响应的命令回应数据包，当数据包处理结束后开启省电的“睡眠”状态。睡眠状态的标签再间隔一段时间又自动“苏醒”，重复前面的工作，如此周而复始的循环，达到节约电能的目的。
采用这些省电模式的有源射频标签，电路设计简洁，程序稳定，但应用不太灵活。我们把有源射频标签从一次“苏醒”的结束至以后“苏醒”开始的时间间隔叫做“睡眠周期”，将一次“睡眠”的结束至以后“睡眠”开始的时间间隔叫做“苏醒周期”。因此，可以看做这种有源射频标签的状况是进入“睡眠周期”和“苏醒周期”周而复始的循环。“睡眠周期”和“苏醒周期”的长度是标签出厂时，单片机中程序设置好的。
如果睡眠深度过小，射频标签将经常地“苏醒”，而大多数的“苏醒”周期并没有接收到数据包，这些“苏醒”过程中使用的能量做了无用功，标签功耗将减少，不利于标签的长寿命设计；如果睡眠深度过大有源标签，标签的响应时间或者多标签识别能力将大大折扣，标签不能应用在必须迅速响应的场合，例如汽车标签迅速经过读写器的场合。因此，传统有源射频标签省电模式设计的关键是，在特定应用场合中需要寻求到一个适当的睡眠深度。
双频有源标签设计
如何让有源射频标签在标签使用频率高的之后手动降低睡眠深度，而在使用频率低的之后自动提升睡眠深度，以超过电能损耗绝无浪费呢？为了让射频标签的睡眠深度才能依据使用频率的差异而手动变化，当不需要苏醒时绝不苏醒，当必须苏醒时迅速苏醒，需要在传统的有源射频标签的软件电路上作以改动，加上低频激励电路。与此同时，在频段有源射频识别系统中，引入了另一个射频读写设备—激励器，如图３。
１、双频有源标签的硬件设计
双频有源射频标签内部由甚高频射频电路、低频激励电路、单片机系统及其电池构成，与传统的有源射频标签相比，增加了高频激励电路，带来的弊端是有源射频标签可以“深度睡眠”，不用频繁的“苏醒”，白白耗费电能。平时没有外界操作时，射频标签处于“休眠状况”，甚低频射频电路全部关闭，基本上不耗费电能；低频激励电路处于接收状况，无线链路以“变压器”模型来工作，仅应该少量能量损耗；单片机处于低功耗工作状况，仅接收来自低频电路的中断信号。
当低频激励电路接收到来自激励器的激励讯号时，甚低频电路处于工作状况，等待读写器对它的操作，超时后重返“休眠状况”。这样，射频标签在没有激励器的场合，不会苏醒，白白浪费电能。
当低频记录电路没有接收到激励讯号，甚低频电路不会进入工作状况，不会对来自外界的读写器信号进行响应，这种标签具有相当复杂的使用模式。
２、双频有源射频标签的状态转移设计
为了变得清楚地表述双频有源射频标签的工作过程，在有源标签状态图中，有源标签具有两种省电状态，分别是“休眠”和“侦听”；具有两种工作状况，分别是“待命”和“收发”。
标签所处的省电常态为“休眠”或“侦听”有源标签，“休眠”状态应借助激励器激励后转入待命状态，再接受读写器的读写器命令。工作于“侦听”状态下的有源标签，类似于传统意义上的有源标签，甚低频射频电路周期性的“苏醒”，监听读写器的读写指令。标签的省电常态可以按照需要由读写器通过标签状态转移指令进行修改。
３、双频有源射频标签的使用方式
双频有源射频标签有两种不同的使用方式，一是“侦听”模式。当单片机系统控制低频激励电路关闭时，双频有源射频标签就成为了传统的有源射频标签，不需要激励器配合，可直接工作，这种使用方式与特色的有源射频标签类似。另外一种工作方式是“休眠”模式，这种工作方式必须激励器来配合完成，不仅具备特色的标签识读功能，还带有激励器定位功能。下面以高速公路收费平台为例，描述双频有源射频标签的使用方式。
如图所示，共有6条高速公路收费车道，每个收费口布置一台激励器，6条车道共用一台读写器。当具有射频标签的C06号汽车经过车道2收费口时，车上的射频标签被车道2上的激励器所激活，主动发送数据包联络附近的读写器，进行一次数据交互，完成交费过程。这时，读写器通过标签发来的数据包以及射频标签与车辆的绑定关系，不仅可清楚那辆车经过了收费口，还能借助发来的激励器ID号清楚经过了什么车道，具有车道定位功能。
简约功能低功耗设计
为了增加有源射频标签的性能，需要准确地了解射频标签什么时候应该“苏醒”，什么时候不需要“苏醒”，为了准确地掌握这个苏醒的契机，就必须降低额外的软件电路和复杂算法，从而额外的降低了电能开销。
于是，有人逆着这条策略，将有源射频标签的功用简约化，将甚低频射频电路芯片换为简单的“只发不收”的芯片，将功能较强大的单片机芯片换为功能更简洁存储空间最小的单片机，这样就产生了小容量只读有源射频标签。这种有源射频标签功能相当简洁，单片机只是一个简单的定时电路，每间隔几百毫秒控制射频芯片向外发送一次自身的ID数据包，没有复杂的状况转换逻辑，不监听外部的读写信号，平均性能也可以受到控制。
芯片选择及电路设计
在电路设计中，如果芯片的工作电流与电源的放电功率不一致，就必须电压转化电路来进行匹配。但是电压在转化的过程中都应损失一部分电能，为了省电，宜选用标称电压与电源的标称功率一致的芯片，这样可以省掉电压转化电路自身的电能损耗。
在单片机的选择上，随着越来越多的芯片厂商打造了超低功耗的产品，单片机的选择度也越来越大。例如强盛科技的PIC系统，强盛科技的MSP430系统及其美国一些厂商的产品。
电路设计中，尽量设计能由单片机控制的关断电路，当部分电路不需要工作时，可中止对其供电，消除待机电能损耗。
在有些条件允许的状况下，可以考量给安装在露天的有源射频标签加装太阳能电池板，以及时给有源射频标签补充能量。
软件设计
有源射频标签中，电能和储存空间都更有限，过度的信息压缩算法，需要处理器执行更多的压缩解压指令，而不进行压缩又会降低标签和读写器空中通信的数据量。因此，在硬件的设计上，尽量避免空中通信次数，尽量协议编码技术，减少通信信息流量，这些都没有绝对的，需要取实验折中优选方案。
随着物联网及射频识别科技在我国的盛行，有源射频标签的应用领域将越来越宽，不可避免地应解决有源射频标签的功能跟性能之间的冲突问题。有源射频标签的省电模式渗透至标签的器件选择、电池选用、工作方式设计、电路设计、软件设计以及制造工艺等各种方面。设计有源标签时，需要按照实际的应用方式，设计出更合适的方案。在有源射频标签省电模式的设计上，大都是功能与功耗的冲突，只有很合适的方案，没有最优的方案，这就必须设计者在充分探讨应用需求的前提下，给出一种最优选的方案。
