RFID智能標簽基本技術(shù)指標與應用解析

對一個RFID系統(tǒng)來說，它的頻段概念是指讀寫器通過天線發(fā)送、接收并識讀的標簽信號頻率范圍。從應用概念來說，射頻標簽的工作頻率也就是射頻識別系統(tǒng)的工作頻率，直接決定系統(tǒng)應用的各方面特性。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，射頻標簽和讀寫器也要調(diào)制到相同的頻率才能工作。

射頻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，還決定著射頻標簽及讀寫器實現(xiàn)的難易程度和設(shè)備成本。RFID應用占據(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，因此要正確應用就要先選擇合適的頻率。

低頻段射頻標簽，簡稱為低頻標簽，其工作頻率范圍為30kHz-300kHz。典型工作頻率有125KHz和133KHz。低頻標簽一般為無源標簽，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。低頻標簽與閱讀器之間傳送數(shù)據(jù)時，低頻標簽需位于閱讀器天線輻射的近場區(qū)內(nèi)。低頻標簽的閱讀距離一般情況下小于1米。低頻標簽的典型應用有：動物識別、容器識別、工具識別、電子閉鎖防盜（帶有內(nèi)置應答器的汽車鑰匙）等。

中高頻段射頻標簽的工作頻率一般為3MHz-30MHz。典型工作頻率為13.56MHz。該頻段的射頻標簽，因其工作原理與低頻標簽完全相同，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標簽。鑒于該頻段的射頻標簽可能是實際應用中最大量的一種射頻標簽，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標簽。中頻標簽一般也采用無源設(shè)主，其工作能量同低頻標簽一樣，也是通過電感（磁）耦合方式從閱讀器耦合線圈的輻射近場中獲得。標簽與閱讀器進行數(shù)據(jù)交換時，標簽必須位于閱讀器天線輻射的近場區(qū)內(nèi)。中頻標簽的閱讀距離一般情況下也小于1米。中頻標簽由于可方便地做成卡狀，廣泛應用于電子車票、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標簽簡稱為微波射頻標簽，其典型工作頻率有433.92MHz、862（902）MHz-928MHz、2.45GHz、5.8GHz。微波射頻標簽可分為有源標簽與無源標簽兩類。工作時，射頻標簽位于閱讀器天線輻射場的遠區(qū)場內(nèi)，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標簽提供射頻能量，將有源標簽喚醒。相應的射頻識別系統(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)的射頻標簽可被讀/寫。由于閱讀距離的增加，應用中有可能在閱讀區(qū)域中同時出現(xiàn)多個射頻標簽的情況，從而提出了多標簽同時讀取的需求。目前，先進的射頻識別系統(tǒng)均將多標簽識讀問題作為系統(tǒng)的一個重要特征。超高頻標簽主要用于鐵路車輛自動識別、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標簽產(chǎn)品面世。半無源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、是否支持多標簽讀寫、是否適合高速識別應用，讀寫器的發(fā)射功率容限，射頻標簽及讀寫器的價格等方面。對于可無線寫的射頻標簽而言，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)及應用的角度來說，微波射頻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-IDCenter制定的產(chǎn)品電子代碼EPC的容量為90Bits。微波射頻標簽的典型應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)。

不同頻率的標簽有不同的特點，例如，低頻標簽比超高頻標簽便宜，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915MHz。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)模應用。

我國在LF和HF頻段RFID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ISO14443TypeA、TypeB和ISO15693標準的RFID芯片，并成功地應用于交通一卡通和第二代身份證等項中。