RFID射頻識別技術(shù)的頻段特點及主要應(yīng)用領(lǐng)域 |
發(fā)布時間:2017-12-18 16:24:33 | 瀏覽次數(shù): |
對一個RFID射頻識別系統(tǒng)來說,它的頻段概念是指RFID讀寫器通過天線發(fā)送、接收并識讀的RFID電子標簽信號頻率范圍。從應(yīng)用概念來說,射頻RFID電子標簽的工作頻率也就是RFID射頻識別系統(tǒng)的工作頻率,直接決定系統(tǒng)應(yīng)用的各方面特性。在RFID系統(tǒng)中,系統(tǒng)工作就像我們平時收聽調(diào)頻廣播一樣,射頻RFID電子標簽和電子標簽讀寫器也要調(diào)制到相同的頻率才能工作。
射頻RFID電子標簽的工作頻率不僅決定著射頻識別系統(tǒng)工作原理(電感耦合還是電磁耦合)、識別距離,還決定著射頻RFID電子標簽及讀寫器實現(xiàn)的難易程度和設(shè)備成本。RFID應(yīng)用占據(jù)的頻段或頻點在國際上有公認的劃分,即位于ISM波段。典型的工作頻率有:125kHz、133kHz、13.56MHz、27.12MHz、433MHz、902MHz~928MHz、2.45GHz、5.8GHz等。
按照工作頻率的不同,RFID電子標簽可以分為低頻(LF)、高頻(HF)、超高頻(UHF)和微波等不同種類。不同頻段的RFID工作原理不同,LF和HF頻段RFID電子RFID電子標簽一般采用電磁耦合原理,而UHF及微波頻段的RFID一般采用電磁發(fā)射原理。目前國際上廣泛采用的頻率分布于4種波段,低頻(125KHz)、高頻(13.54MHz)、超高頻(850MHz~910MFz)和微波(2.45GHz)。每一種頻率都有它的特點,被用在不同的領(lǐng)域,因此要正確使用就要先選擇合適的頻率。
低頻段射頻RFID電子標簽,簡稱為低頻RFID電子標簽,其工作頻率范圍為30kHz~300kHz。典型工作頻率有125KHz和133KHz。低頻RFID電子標簽一般為無源RFID電子標簽,其工作能量通過電感耦合方式從閱讀器耦合線圈的輻射近場中獲得。低頻RFID電子標簽與閱讀器之間傳送數(shù)據(jù)時,低頻RFID電子標簽需位于閱讀器天線輻射的近場區(qū)內(nèi)。低頻RFID電子標簽的閱讀距離一般情況下小于1米。低頻RFID電子標簽的典型應(yīng)用有:動物識別、容器識別、工具識別、電子閉鎖防盜(帶有內(nèi)置應(yīng)答器的汽車鑰匙)等。
中高頻段射頻RFID電子標簽的工作頻率一般為3MHz~30MHz。典型工作頻率為13.56MHz。該頻段的射頻RFID電子標簽,因其工作原理與低頻RFID電子標簽完全相同,即采用電感耦合方式工作,所以宜將其歸為低頻RFID電子標簽類中。另一方面,根據(jù)無線電頻率的一般劃分,其工作頻段又稱為高頻,所以也常將其稱為高頻RFID電子標簽。鑒于該頻段的射頻RFID電子標簽可能是實際應(yīng)用中最大量的一種射頻RFID電子標簽,因而我們只要將高、低理解成為一個相對的概念,即不會造成理解上的混亂。為了便于敘述,我們將其稱為中頻射頻RFID電子標簽。中頻RFID電子標簽一般也采用無源為主,其工作能量同低頻RFID電子標簽一樣,也是通過電感(磁)耦合方式從RFID閱讀器耦合線圈的輻射近場中獲得。RFID電子標簽與閱讀器進行數(shù)據(jù)交換時,RFID電子標簽必須位于閱讀器天線輻射的近場區(qū)內(nèi)。中頻RFID電子標簽的閱讀距離一般情況下也小于1米。中頻RFID電子標簽由于可方便地做成卡狀,廣泛應(yīng)用于圖書管理、電子車票、電子身份證、電子閉鎖防盜(電子遙控門鎖控制器)、小區(qū)物業(yè)管理、大廈門禁系統(tǒng)等。
超高頻與微波頻段的射頻RFID電子標簽簡稱為微波射頻RFID電子標簽,其典型工作頻率有433.92MHz、862(902)MHz~928MHz、2.45GHz、5.8GHz。微波射頻RFID電子標簽可分為有源RFID電子標簽與無源RFID電子標簽兩類。工作時,射頻RFID電子標簽位于閱讀器天線輻射場的遠區(qū)場內(nèi),RFID電子標簽與閱讀器之間的耦合方式為電磁耦合方式。閱讀器天線輻射場為無源RFID電子標簽提供射頻能量,將有源RFID電子標簽喚醒。相應(yīng)的射頻識別系統(tǒng)閱讀距離一般大于1m,典型情況為4m~6m,最大可達10m以上。閱讀器天線一般均為定向天線,只有在閱讀器天線定向波束范圍內(nèi)的射頻RFID電子標簽可被讀/寫。由于閱讀距離的增加,應(yīng)用中有可能在閱讀區(qū)域中同時出現(xiàn)多個射頻RFID電子標簽的情況,從而提出了多RFID電子標簽同時讀取的需求。目前,先進的射頻識別系統(tǒng)均將多RFID電子標簽識讀問題作為系統(tǒng)的一個重要特征。超高頻RFID電子標簽主要用于圖書管理、服裝管理、資產(chǎn)管理、鐵路車輛自動識別、集裝箱識別,還可用于公路車輛識別與自動收費系統(tǒng)中。
以目前技術(shù)水平來說,無源微波射頻RFID電子標簽比較成功的產(chǎn)品相對集中在902MHz~928MHz工作頻段上。2.45GHz和5.8GHz射頻識別系統(tǒng)多以半無源微波射頻RFID電子標簽產(chǎn)品面世。半無源RFID電子標簽一般采用鈕扣電池供電,具有較遠的閱讀距離。微波射頻RFID電子標簽的典型特點主要集中在是否無源、無線讀寫距離、是否支持多RFID電子標簽讀寫、是否適合高速識別應(yīng)用,讀寫器的發(fā)射功率容限,射頻RFID電子標簽及讀寫器的價格等方面。對于可無線寫的射頻RFID電子標簽而言,通常情況下寫入距離要小于識讀距離,其原因在于寫入要求更大的能量。微波射頻RFID電子標簽的數(shù)據(jù)存儲容量一般限定在2Kbits以內(nèi),再大的存儲容量似乎沒有太大的意義,從技術(shù)及應(yīng)用的角度來說,微波射頻RFID電子標簽并不適合作為大量數(shù)據(jù)的載體,其主要功能在于標識物品并完成無接觸的識別過程。典型的數(shù)據(jù)容量指標有:1Kbits、128Bits、64Bits等。由Auto-ID Center制定的產(chǎn)品電子代碼EPC的容量為96Bits。微波射頻RFID電子標簽的典型應(yīng)用包括移動車輛識別、電子閉鎖防盜(電子遙控門鎖控制器)、醫(yī)療科研等行業(yè)。
不同頻率的RFID電子標簽有不同的特點,例如,低頻RFID電子標簽比超高頻RFID電子標簽便宜,節(jié)省能量,穿透廢金屬物體力強,工作頻率不受無線電頻率管制約束,最適合用于含水成分較高的物體,例如水果等;超高頻作用范圍廣,傳送數(shù)據(jù)速度快,但是比較耗能,穿透力較弱,作業(yè)區(qū)域不能有太多干擾,適用于監(jiān)測港口、倉儲等物流領(lǐng)域的物品;而高頻RFID電子標簽屬中短距識別,讀寫速度也居中,產(chǎn)品價格也相對便宜,比如應(yīng)用在電子票證一卡通上。
目前,不同的國家對于相同波段,使用的頻率也不盡相同。歐洲使用的超高頻是868MHz,美國則是902-928MHz。日本目前不允許將超高頻用到射頻技術(shù)中。
目前在實際應(yīng)用中,比較常用的是13.56MHz、860MHz~960MHz、2.45GHz等頻段。近距離RFID系統(tǒng)主要使用125KHz、13.56MHz等LF和HF頻段,技術(shù)最為成熟;遠距離RFID系統(tǒng)主要使用433MHz、860MHz~960MHz等UHF頻段,以及2.45GHz、5.8GHz等微波頻段,目前還多在測試當中,沒有大規(guī)模應(yīng)用。
我國在LF和HF頻段RFID電子標簽芯片設(shè)計方面的技術(shù)比較成熟,HF頻段方面的設(shè)計技術(shù)接近國際先進水平,已經(jīng)自主開發(fā)出符合ISO14443 Type A、Type B和ISO15693標準的RFID芯片,并成功地應(yīng)用于交通一卡通和第二代身份證等項目中。 |
RFID射頻識別技術(shù)的頻段特點及主要應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)射頻識別設(shè)備與應(yīng)用方案 |