設計RFID係統需選擇合適的頻率
發布時間:2012-11-27 責任編輯:simonyang
【導讀】射頻識別是一種將數據存儲在電子數據載體上,並通過磁場或電磁場以無線方式進行應答器/標簽和詢問器/讀寫器之間雙向通信,從而達到識別目的並交換數據的新興技術該技術能實現多目標識別和運動目標識別。
射頻識別(以下簡稱RFID)是一種將數據存儲在電子數據載體(如集成電路)上,並通過磁場或電磁場以無線方式進行應答器/標簽和詢問器/讀寫器之間雙向通信,從而達到識別目的並交換數據的新興技術該技術能實現多目標識別和運動目標識別;具有抗惡劣環境、高準確性、安全性、靈活性和可擴展性等諸多優點;便於通過互聯網實現物品跟蹤和物流管理,因而受到廣泛的關注。因此,RFID 被公認為本世紀最有發展前途的10項技術之一。
RFID 係統事實上已經存在和發展了幾十年,從供電狀態來看可以分為“有源”和“無源”兩大類;從工作頻率來看,可以分為低頻(125KHz~135KHz),高頻(13.56MHz),超高頻,微波(2.45GHz,5.8GHz)等幾大類。不同的射頻識別係統的硬件價格差別是巨大的,而係統本身的特性也各不相同,係統的成熟度也有所不同。
1 不同頻段 RFID 技術特性簡述
1.1 低頻 :
使用的頻段範圍為 1 0 K H z ~ 1 M H z ,常見的主要規格有125KHz、135KHz 等deng。一yi般ban這zhe個ge頻pin段duan的de電dian子zi標biao簽qian都dou是shi被bei動dong式shi的de,通tong過guo電dian感gan耦ou合he方fang式shi進jin行xing能neng量liang供gong應ying和he數shu據ju傳chuan輸shu。低di頻pin的de最zui大da的de優you點dian在zai於yu其qi標biao簽qian靠kao近jin金jin屬shu或huo液ye體ti的de物wu品pin上shang時shi標biao簽qian受shou到dao的de影ying響xiang較jiao小xiao,同tong時shi低di頻pin係xi統tong非fei常chang成cheng熟shu,讀du寫xie設she備bei的de價jia格ge低di廉lian。但dan缺que點dian是shi讀du取qu距ju離li短duan、無法同時進行多標簽讀取(抗衝突) 以及信息量較低,一般的存儲容量在 128 位到 512 位。主要應用於門禁係統、動物芯片、汽(qi)車(che)防(fang)盜(dao)器(qi)和(he)玩(wan)具(ju)等(deng)。雖(sui)然(ran)低(di)頻(pin)係(xi)統(tong)成(cheng)熟(shu),讀(du)寫(xie)設(she)備(bei)價(jia)格(ge)低(di)廉(lian),但(dan)是(shi)由(you)於(yu)其(qi)諧(xie)振(zhen)頻(pin)率(lv)低(di),標(biao)簽(qian)需(xu)要(yao)製(zhi)作(zuo)電(dian)感(gan)值(zhi)很(hen)大(da)的(de)繞(rao)線(xian)電(dian)感(gan),並(bing)常(chang)常(chang)需(xu)要(yao)封(feng)裝(zhuang)片(pian)外(wai)諧(xie)振(zhen)電(dian)容(rong),其(qi)標(biao)簽(qian)的(de)成(cheng)本(ben)反(fan)而(er)比(bi)其(qi)他(ta)頻(pin)段(duan)高(gao)。
1.2 高頻:
使用的頻段範圍為 1MHz~400MHz,常見的主要規格為 13.156MHz這個 ISM 頻(pin)段(duan)。這(zhe)個(ge)頻(pin)段(duan)的(de)標(biao)簽(qian)還(hai)是(shi)以(yi)被(bei)動(dong)式(shi)為(wei)主(zhu),也(ye)是(shi)通(tong)過(guo)電(dian)感(gan)耦(ou)合(he)方(fang)式(shi)進(jin)行(xing)能(neng)量(liang)供(gong)應(ying)和(he)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)。這(zhe)個(ge)頻(pin)段(duan)中(zhong)最(zui)大(da)的(de)應(ying)用(yong)就(jiu)是(shi)我(wo)們(men)所(suo)熟(shu)知(zhi)的(de)非(fei)接(jie)觸(chu)式(shi)智(zhi)能(neng)卡(ka)。和(he)低(di)頻(pin)相(xiang)較(jiao),其(qi)傳(chuan)輸(shu)速(su)度(du)較(jiao)快(kuai),通(tong)常(chang)在(zai)100kbps 以上,且可進行多標簽辨識(各個國際標準都有成熟的抗衝突機製)。 該頻段的係統得益於非接觸式智能卡的應用和普及,係統也比較成熟,讀寫設備的價格較低。產品最豐富,存儲容量從 128 位到8K 以上字節都有,而且可以支持很高的安全特性,從最簡單的寫鎖定,到流加密,甚至是加密協處理器都有集成。一般應用於身份識別、圖書館管理、產品管理等。安全性要求較高的RFID 應用,目前該頻段是唯一選擇。
1.3 超高頻:
使用的頻段範圍為 400MHz~1GHz,常見的主要規格有 433MHz、868~950MHz。這個頻段通過電磁波方式進行能量和信息的傳輸。主動式和被動式的應用在這個頻段都很常見,被動式標簽讀取距離約3 ~ 1 0 m 傳輸速率較快,一般也可以達到100kbps 左右,而且因為天線可采用蝕刻或印刷的方式製造,因此成本相對較低。由於讀取距離較遠、信(xin)息(xi)傳(chuan)輸(shu)速(su)率(lv)較(jiao)快(kuai),而(er)且(qie)可(ke)以(yi)同(tong)時(shi)進(jin)行(xing)大(da)數(shu)量(liang)標(biao)簽(qian)的(de)讀(du)取(qu)與(yu)辨(bian)識(shi),因(yin)此(ci)特(te)別(bie)適(shi)用(yong)於(yu)物(wu)流(liu)和(he)供(gong)應(ying)鏈(lian)管(guan)理(li)等(deng)領(ling)域(yu)。但(dan)是(shi),這(zhe)個(ge)頻(pin)段(duan)的(de)缺(que)點(dian)是(shi)在(zai)金(jin)屬(shu)與(yu)液(ye)體(ti)的(de)物(wu)品(pin)上(shang)的(de)應(ying)用(yong)較(jiao)不(bu)理(li)想(xiang)同(tong)時(shi)係(xi)統(tong)還(hai)不(bu)成(cheng)熟(shu),讀(du)寫(xie)設(she)備(bei)的(de)價(jia)格(ge)非(fei)常(chang)昂(ang)貴(gui),應(ying)用(yong)和(he)維(wei)護(hu)的(de)成(cheng)本(ben)也(ye)很(hen)高(gao)。此(ci)外(wai),該(gai)頻(pin)段(duan)的(de)安(an)全(quan)性(xing)特(te)性(xing)一(yi)般(ban),不(bu)適(shi)合(he)安(an)全(quan)性(xing)要(yao)求(qiu)高(gao)的(de)應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)。
1.4 微波:
使用的頻段範圍為 1GHz 以上,常見的規格有 2.45GHz、5.8GHz。微波頻段的特性與應用和超高頻段相似,讀取距離約為 2 gongchi,danshiduiyuhuanjingdeminganxingjiaogao。youyuqipinlvgaoyuchaogaopin,biaoqiandechicunkeyizuodebichaogaopingengxiao,danshuiduigaipinduanxinhaodeshuaijianjiaochaogaopingenggao,tongshigongzuojuliyebichaogaopingengxiao。yibanyingyongyuxinglizhuizong、物品管理、供應鏈管理等。
2.根據應用選擇合適頻段的射頻識別技術
第一,一個射頻識別係統的成本,包含硬件成本、軟ruan件jian成cheng本ben和he集ji成cheng成cheng本ben等deng。而er硬ying件jian成cheng本ben不bu僅jin僅jin包bao括kuo讀du寫xie器qi和he標biao簽qian的de成cheng本ben,還hai包bao括kuo安an裝zhuang成cheng本ben。很hen多duo時shi候hou,應ying用yong和he數shu據ju管guan理li軟ruan件jian和he集ji成cheng是shi整zheng個ge應ying用yong的de主zhu要yao成cheng本ben。如ru果guo從cong成cheng本ben出chu發fa考kao慮lv,一yi定ding要yao根gen據ju係xi統tong的de整zheng體ti成cheng本ben進jin行xing,而er不bu僅jin僅jin局ju限xian於yu硬ying件jian,如ru標biao簽qian的de價jia格ge。
dier,congjishucengmianlaikan,ruhexuanzeheshidepinduan。womenzhidao,jishishizaitongyigepinduanneideshepinshibiexitong,qitongxinjuliyeshichayihendade。yinweitongxinjulitongchangyilaiyutianxiansheji、讀寫器輸出功率、標(biao)簽(qian)芯(xin)片(pian)功(gong)耗(hao)和(he)讀(du)寫(xie)器(qi)接(jie)收(shou)靈(ling)敏(min)度(du)等(deng)等(deng)。我(wo)們(men)不(bu)能(neng)夠(gou)簡(jian)單(dan)地(di)認(ren)為(wei)某(mou)一(yi)個(ge)頻(pin)段(duan)的(de)射(she)頻(pin)識(shi)別(bie)係(xi)統(tong)的(de)工(gong)作(zuo)距(ju)離(li)大(da)於(yu)另(ling)一(yi)個(ge)頻(pin)段(duan)的(de)射(she)頻(pin)識(shi)別(bie)係(xi)統(tong)。
disan,suiranlixiangdeshepinshibiexitongshichanggongzuojuli,gaochuanshusulvhedigonghaode。raner,xianshideqingkuangxiazhezhonglixiangdeshepinxitongshibucunzaide,gaodeshujuchuanshulvzhinengzaixiangduijiaojindejulixiashixian。fanzhi,ruguoyaotigaotongxinjuli,jiuxuyaojiangdishujuchuanshulv。suoyiwomenruguoyaoxuanyongtongxinjuliyuandeshepinshibiejishu,jiubixuxishengtongxinsulv。xuanzepinduandeguochengchangchangshiyizhongzhezhongdeguocheng。
第四,除了考慮通信距離以外,在我們選擇一個射頻係統時,通常還要考慮存儲器容量、anquantexingdengyinsu。genjuzhexieyingyongxuqiu,cainenggouquedingshihedeshepinshibiepinduanhejiejuefangan。congxianyoudejiejuefanganlaikan,chaogaopinheweiboshepinshibiexitongdecaozuojulizuida(可以達到 3 到 1 0 米),bingjuyoujiaokuaidetongxinsulv,danshiweilejiangdibiaoqianxinpiandegonghaohefuzadu,bingbushixianfuzadeanquanjizhi,jinxianyuxiesuodinghemimabaohudengjiandananquanjizhi。
而且,該頻段的電磁波能量在水中衰減嚴重,所以對於跟蹤動物(體內含超過 50% 的水)、含(han)有(you)液(ye)體(ti)的(de)藥(yao)品(pin)等(deng)是(shi)不(bu)合(he)適(shi)的(de)。低(di)頻(pin)和(he)高(gao)頻(pin)係(xi)統(tong)的(de)讀(du)寫(xie)距(ju)離(li)較(jiao)小(xiao),通(tong)常(chang)不(bu)超(chao)過(guo)一(yi)米(mi)。高(gao)頻(pin)頻(pin)段(duan)為(wei)技(ji)術(shu)成(cheng)熟(shu)的(de)非(fei)接(jie)觸(chu)式(shi)智(zhi)能(neng)卡(ka)采(cai)用(yong),非(fei)接(jie)觸(chu)式(shi)智(zhi)能(neng)卡(ka)能(neng)夠(gou)支(zhi)持(chi)大(da)的(de)存(cun)儲(chu)器(qi)容(rong)量(liang)和(he)複(fu)雜(za)的(de)安(an)全(quan)算(suan)法(fa)。如(ru)前(qian)所(suo)述(shu),囿(you)於(yu)通(tong)信(xin)速(su)率(lv)和(he)安(an)全(quan)性(xing)需(xu)求(qiu),非(fei)接(jie)觸(chu)式(shi)智(zhi)能(neng)卡(ka)的(de)工(gong)作(zuo)距(ju)離(li)一(yi)般(ban)在(zai)10cm 左右。高頻頻段中的 ISO15693 規範通過降低通信速率使通信距離加大,通過大尺寸天線和大功率讀寫器,工作距離可以達到 1 米以上。低頻頻段由於載波頻率低,比高頻13.56MHz 低 100 倍以上,因此通信速率最低,而且通常不支持多標簽的讀取。
3.總結
綜上所述,各個頻段的RFID 技(ji)術(shu)各(ge)有(you)自(zi)身(shen)的(de)特(te)點(dian)。即(ji)使(shi)是(shi)在(zai)同(tong)一(yi)個(ge)頻(pin)段(duan)內(nei)的(de)射(she)頻(pin)識(shi)別(bie)係(xi)統(tong),其(qi)通(tong)信(xin)距(ju)離(li)也(ye)是(shi)差(cha)異(yi)很(hen)大(da)的(de)。我(wo)們(men)不(bu)能(neng)夠(gou)簡(jian)單(dan)地(di)認(ren)為(wei)某(mou)一(yi)個(ge)頻(pin)段(duan)的(de)射(she)頻(pin)識(shi)別(bie)係(xi)統(tong)的(de)工(gong)作(zuo)距(ju)離(li)大(da)於(yu)另(ling)一(yi)個(ge)頻(pin)段(duan)的(de)射(she)頻(pin)識(shi)別(bie)係(xi)統(tong)。而(er)在(zai)實(shi)際(ji)選(xuan)擇(ze)射(she)頻(pin)係(xi)統(tong)時(shi),需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)一(yi)個(ge)RFID 係統的整體成本,以及存儲器容量、安全特性等因素,根據這些來綜合選擇合適的RFID 頻段。
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