RFID 工作頻率指南和典型應(yīng)用

高手：胡洪洲先生  

職務(wù)：TI大中華區(qū)RFID產(chǎn)品應(yīng)用工程師  

高手簡(jiǎn)介：畢業(yè)于上海交通大學(xué)電信學(xué)院。2003年4月加入TI公司，負(fù)責(zé)TI的RFID產(chǎn)品的測(cè)試，產(chǎn)品應(yīng)用開發(fā)和技術(shù)支持工作。加入之前，在701研究所從事通訊與導(dǎo)航方面的研究和產(chǎn)品開發(fā)工作。  

一、專欄文章：  
RFID 工作頻率指南和典型應(yīng)用  
目前定義RFID產(chǎn)品的工作頻率有低頻、高頻和甚高頻的頻率范圍內(nèi)的符合不同標(biāo)準(zhǔn)的不同的產(chǎn)品,而且不同頻段的RFID產(chǎn)品會(huì)有不同的特性。其中感應(yīng)器有無源和有源兩種方式，下面詳細(xì)介紹無源的感應(yīng)器在不同工作頻率產(chǎn)品的特性以及主要的應(yīng)用。  
二、與高手互動(dòng)：  
讀者劉建輝對(duì)胡洪洲先生的提問：胡先生您好！我是深圳一家電子公司的開發(fā)人員，目前我正在開發(fā)13。56MHZ(ISO15693)的RFID產(chǎn)品。用的是TI公司RI-R6C-001收發(fā)模塊，當(dāng)我在調(diào)試防沖命令時(shí)發(fā)現(xiàn)有時(shí)會(huì)漏讀一兩張卡(TI卡)，用的是16時(shí)隙命令。其它命令正常工作。請(qǐng)胡先生幫我想想主要問題在那里。謝謝！  

胡洪洲先生的回答：關(guān)于漏讀的問題，你可以這樣來進(jìn)行操作。  

(1)如果一般讀取都沒有問題，比如2，3張卡，這說明天線附近的場(chǎng)強(qiáng)分布不均勻，這時(shí)您可以發(fā)送stay quite 命令，讓讀到的卡保持靜止，然后在發(fā)送Inventory命令來進(jìn)行讀取，這樣的話應(yīng)該可以解決。  

(2)如果很多張卡讀不到，你可以連接M_ERR管角，看看是否低4位發(fā)生碰撞，這樣的話就在高位再進(jìn)行擴(kuò)展。  

劉工，能否留一下您的聯(lián)系方式，我們可以隨時(shí)保持聯(lián)系。多謝！  


北京大安時(shí)代科技有限公司讀者劉仁舉對(duì)胡洪洲先生的提問：想請(qǐng)教您關(guān)于125KHz、13.56MHz和860--960MHz的RFID標(biāo)簽直接粘貼在金屬表面上使用，金屬屏蔽的影響會(huì)有多大？另外，標(biāo)簽在離開金屬表面多大的距離以后才不會(huì)有屏蔽的影響？不同廠家所生產(chǎn)的芯片制成的標(biāo)簽屏蔽是一樣的么？謝謝！  

胡洪洲先生的回答：(1)由于125KHz和13.56MHz是通過耦合的方式進(jìn)行工作，這時(shí)候主要是對(duì)磁力線的方向進(jìn)行改變，避免被金屬吸收，產(chǎn)生渦流。這主要設(shè)計(jì)到磁性材料的選擇，例如鐵氧體等等。UHF(860MHz－960MHz)主要是電磁場(chǎng)方式，電場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)。在UHF頻段，電場(chǎng)遇到金屬會(huì)進(jìn)行反射，如果和原來的波形進(jìn)行正相疊加，這時(shí)反而加強(qiáng)，如果相位相反，就會(huì)減弱，甚至抵消。  

(2)一般來說，低頻對(duì)金屬的影響性會(huì)更小。低頻和高頻如果離開金屬5cm，不會(huì)有什么影響。超高頻就不一樣了，金屬有時(shí)候反而會(huì)更好的效果。  


讀者夏志勇對(duì)胡洪洲先生的提問：胡先生您好！關(guān)于金屬對(duì)RFID的影響，我看到一些互相矛盾的說法。對(duì)于UHF頻段，有的文章說，“由于該頻段讀取距離比較遠(yuǎn)（無源可達(dá)10m左右），并不易受到金屬材料的影響”，而另外有的文章則說，“實(shí)踐證明，由于高濕物品、金屬物品對(duì)超高頻無線電波的吸收與反射特性，超高頻RFID產(chǎn)品對(duì)于此類物品的跟蹤與識(shí)讀是完全失敗的”。那UHF和HF相比，究竟是更容易還是更不容易受到金屬的影響？  

因?yàn)槲覀冊(cè)噲D把RFID標(biāo)簽芯片直接集成到便攜設(shè)備的PCB上，天線也由蝕刻形成，您估計(jì)這樣做PCB的電源層和地層對(duì)天線的影響如何？使用哪個(gè)頻段更合適？  

胡洪洲先生的回答：夏先生，您好！這是一個(gè)好問題。UHF和HF的工作原理是不一樣的。金屬對(duì)UHF的電磁波具有反射作用，如果反射的電場(chǎng)剛好和原有的電場(chǎng)相位相同，那么強(qiáng)度就會(huì)加強(qiáng)。如果剛好反相，那么就互相抵消。這也就意味著在空間中有些地方感應(yīng)效果號(hào)，有些地方感應(yīng)效果不好?？梢圆扇∫韵聨讉€(gè)措施：1）把金屬的環(huán)境移走；2）多家?guī)讉€(gè)天線，使盲區(qū)消除；HF對(duì)金屬還是比較敏感的，如果把標(biāo)簽直接放在金屬表面上根本無法讀取。這時(shí)可以應(yīng)用特殊材料在標(biāo)簽的后面做些處理，改變磁力線的方向。  

至于高濕物品對(duì)電磁波具有吸收作用，所以在空間中要避免水的吸收問題。液體對(duì)HF的影響比較小，只是讀取距離降低一下，并不影響對(duì)標(biāo)簽的讀取。  

如果把標(biāo)簽直接做在PCB上，我認(rèn)為HF的影響相對(duì)小一些。而UHF會(huì)有很多的影響。  


讀者黎驊對(duì)胡洪洲先生的提問：胡先生：你好！RFID產(chǎn)品的測(cè)試過程中應(yīng)注意哪些問題？尤其對(duì)于甚高頻的標(biāo)簽。謝謝！  

胡洪洲先生的回答：黎先生，在甚高頻的測(cè)試中，我感覺你要注意以下幾個(gè)方面：1)要建立一個(gè)暗室或者暗箱；2）注意Die的內(nèi)部阻抗和天線阻抗的匹配；3)天線獲得的增益。 


讀者蘇陟對(duì)胡洪洲先生的提問：胡先生你好，關(guān)于RFID技術(shù)已經(jīng)有很多的介紹，我想知道對(duì)于天線材料的選擇是否有要求？目前的PET，PI材料還有其他的材料如FR4等材料，有的甚至用紙基基材；同時(shí)用銅箔、不銹鋼、鋁箔、銀漿等導(dǎo)體。設(shè)計(jì)時(shí)除了價(jià)格方面的考慮，其他從功能上考慮是否有必須選擇一些材料？  

胡洪洲先生的回答：蘇先生你好，其實(shí)基材料主要根據(jù)耐高溫來設(shè)計(jì)的，比如PET的耐溫大概為140度，PI材料為170度，F(xiàn)R4的耐溫可達(dá)500多度。在天線材料方面，不同的頻率以及不同的材料會(huì)有很大的不同，例如在13.56MHz中，一般用鋁箔或同步材料，如果做成腐蝕性天線的話，用鋁箔比較便宜。如果用銀漿的話，要考慮是否容易受到折斷。在UHF頻段中，用銀漿的比較多，因?yàn)樗谋缺砻姹容^大，但是壽命沒有鋁箔或銅箔材料長(zhǎng)。 


某讀者對(duì)胡洪洲先生的提問：胡先生:你好！請(qǐng)問125KHZ射頻識(shí)別中用什么讀寫芯片較好，讀距離最佳。曼徹斯特用軟件解碼什么樣的方法效率最高。由于讀碼速度較快，無法在讀碼時(shí)就解碼，而存儲(chǔ)后再解降低效率。該怎么做？  

胡洪洲先生的回答：其實(shí)125KHz的讀寫芯片比較多，例如EM、ATmel和Philips等等，TI在低頻的工作頻率是134.2KHz。如果要得到比較好的讀取距離可以從以下幾個(gè)方面考慮：1)射頻芯片的輸出功率；2）天線是否很容易進(jìn)行匹配；3)Transponder對(duì)場(chǎng)強(qiáng)的要求大小；4)外加放大電路是否很容易；TI有一款用射頻芯片設(shè)計(jì)的讀寫器，讀取棒狀的Transponder的距離可達(dá)2m。我認(rèn)為還是Verilog或VHDL進(jìn)行曼徹斯特編解碼效率比較高，其實(shí)很多射頻芯片都帶有曼徹斯特編解碼的功能，微控制器可以直接對(duì)解調(diào)好的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理。如果沒有的話，可以在輸出信號(hào)進(jìn)行硬件Manchester decoder，然后再接入處理單元。 


讀者王先生對(duì)胡洪洲先生的提問：因?yàn)?60MHz到960MHz在中國(guó)基本被GSM和CDMA所占據(jù)，請(qǐng)問在中國(guó)一般把RFID的頻率定在甚高頻（860MHz到960MHz）的哪個(gè)頻率比較好？  

胡洪洲先生的回答：王先生，現(xiàn)在中國(guó)無線電委員會(huì)還沒有完全定下來，某些正在進(jìn)行測(cè)試評(píng)估。 


王先生問：謝謝，不過我聽說有些廠商正在做些實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品，比如把頻率定在433MHz和916MHz，這樣的話在電信法律上和技術(shù)方面會(huì)有什么問題？我覺得916MHz離聯(lián)通的GSM頻率太近了，可能有干擾。謝謝指導(dǎo) ！  

胡洪洲先生答：433MHz是ISO18000-7部分，不是ISO18000-6.也不符合EPC定的頻率范圍內(nèi)。我同意您的看法，確實(shí)會(huì)有干擾。我認(rèn)為不會(huì)這么接近。 


讀者吳松濤對(duì)胡洪洲先生的提問：您好！請(qǐng)問RFID的讀取距離與哪些因素有關(guān)？謝謝！  

胡洪洲先生的回答：其實(shí)射頻識(shí)別中最大讀取距離與很多因素有關(guān)：1、讀寫器的天線尺寸大??；2、標(biāo)簽的天線尺寸大?。?、讀寫器的射頻輸出功率(允許范圍內(nèi))；4、環(huán)境噪聲；5、讀取的模式。 

在現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試中，為了保持好的讀取距離，要考慮很多的因素：a)金屬材料，當(dāng)金屬靠近天線或者當(dāng)大塊金屬通過天線區(qū)域時(shí)，就會(huì)改變天線和讀寫器的匹配特性。這時(shí)需要重新在現(xiàn)場(chǎng)重新進(jìn)行調(diào)整。b)其它讀寫器，電動(dòng)機(jī)，電子噪聲在旁邊也會(huì)產(chǎn)生干擾，屏蔽天線是解決的一個(gè)有效辦法。  


深圳讀者對(duì)胡洪洲先生的提問：胡先生:你好！請(qǐng)問以你的估計(jì)中國(guó)的RFID發(fā)展時(shí)間軌跡會(huì)是什么樣子？標(biāo)準(zhǔn)什么時(shí)候可以定下來？中國(guó)的RFID研究與應(yīng)用落后歐美多少時(shí)間，有些專家說是3年，你的意見？你預(yù)計(jì)今年RFID的應(yīng)用熱點(diǎn)會(huì)是那些？謝謝!  

胡洪洲先生的回答：目前RFID技術(shù)在中國(guó)已經(jīng)有了大面積的應(yīng)用和推廣。比如目前第二代身份證用的是ISO/IEC 14443 type B標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)；各個(gè)城市的公交一卡通支付系統(tǒng)；瓦斯鋼瓶的防偽和管理：高校學(xué)生證的防偽管理等等。目前我認(rèn)為RFID技術(shù)會(huì)在以下幾個(gè)方面得到大量應(yīng)用：1)醫(yī)院病人管理以及藥品的防偽和供應(yīng)鏈管理；2)圖書館的管理和應(yīng)用；3)隨著EPC G2標(biāo)準(zhǔn)的推出，我想會(huì)在供應(yīng)鏈的管理上得到大量的應(yīng)用(TI今年第二季度會(huì)推出符合EPC G2的電子標(biāo)簽樣品，第三季度會(huì)有產(chǎn)品出來)；4)證件的防偽和管理等等方面的應(yīng)用。