意聯(lián)謝建新：超高頻無(wú)源RFID標(biāo)簽設(shè)計(jì)選擇

　　【編者按】由國(guó)家金卡工程協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室主辦，國(guó)家金卡工程物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用聯(lián)盟、中國(guó)RFID產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟共同承辦的“2013中國(guó)國(guó)際物聯(lián)網(wǎng)博覽會(huì)”于2013年6月4-6日在北京展覽館隆重舉行。RFID中國(guó)網(wǎng)作為本屆博覽會(huì)指定官方網(wǎng)站，對(duì)博覽會(huì)論壇的精彩內(nèi)容進(jìn)行了編輯整理。本文是根據(jù)美國(guó)意聯(lián)科技有限公司全球副總裁、中國(guó)區(qū)總經(jīng)理謝建新在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)專(zhuān)題論壇上的演講整理而成，供業(yè)界朋友分享。

　　謝建新：各位來(lái)賓大家下午好!我今天演講的題目是“超高頻無(wú)源標(biāo)簽設(shè)計(jì)的科學(xué)藝術(shù)及選擇”。

　　我們聽(tīng)了很多關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)的內(nèi)容，假設(shè)這些是100層的高樓大廈的話(huà)，那么我今天講的是地下一層、地下二層的東西。如果我們要有一個(gè)很好的未來(lái)，我們就要把基礎(chǔ)打好，我們?cè)趺从米钣行Ш蜏?zhǔn)確的方式為未來(lái)的大平臺(tái)做好支撐，這是意聯(lián)科技一直專(zhuān)注的方向。

　　2012年全世界消耗標(biāo)簽的量有23億，我們?cè)谶@里面占有相當(dāng)大的份額，到目前為止我們依然是沃爾瑪最大的供應(yīng)商，很高興在這里把意聯(lián)科技的成功經(jīng)驗(yàn)和大家有一個(gè)交流。大家可以看到現(xiàn)在有很多的標(biāo)簽，但是不是每一個(gè)標(biāo)簽都是一樣，我今天想用一個(gè)淺顯的方式給大家做一個(gè)介紹，讓我們?cè)趯?shí)際工作中可以做到位，為將來(lái)的數(shù)據(jù)采集做一個(gè)貢獻(xiàn)。

　　RFID可以減少勞力，提高自動(dòng)化的水平，但為產(chǎn)品找到適合的RFID標(biāo)簽往往很費(fèi)力。沃爾瑪從2003年到現(xiàn)在一直在不斷推進(jìn)。沃爾瑪委托了一所美國(guó)大學(xué)成立了RFID的實(shí)驗(yàn)室，根據(jù)不同的應(yīng)用做一個(gè)測(cè)試，針對(duì)全世界所有的標(biāo)簽供應(yīng)商提出來(lái)的產(chǎn)品根據(jù)應(yīng)用環(huán)境需求做測(cè)試，當(dāng)他認(rèn)可的標(biāo)簽，比如牛仔褲的，什么樣的標(biāo)簽適合貼在牛仔褲上，這些都是經(jīng)過(guò)大量的時(shí)間和投入最后得出一個(gè)很簡(jiǎn)單的結(jié)論。最后讓我們的終端用戶(hù)可以很快很準(zhǔn)確的得到成果。但誰(shuí)付了代價(jià)，是沃爾瑪付出了代價(jià)。我們?cè)谶x擇和設(shè)計(jì)的時(shí)候必須要從這些基本的需求開(kāi)始，最后才能保證項(xiàng)目是一個(gè)成功的項(xiàng)目。

　　絕對(duì)不是每一個(gè)標(biāo)簽都是一樣的，原因在哪里?今天RFID不斷的取代條碼在數(shù)據(jù)采集上扮演的角色。 RFID的優(yōu)勢(shì)是不需要看到這個(gè)東西，通過(guò)電子波掃描就可以知道里面有哪些信息，另外RFID可以很快速的讀這個(gè)東西，而條碼無(wú)法做到。從零售來(lái)看RFID可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)群讀的功能，比如一個(gè)箱子里面有100件毛衣，RFID可以都讀出來(lái)，而條碼無(wú)法做到。RFID絕對(duì)是一個(gè)條碼的升級(jí)版，這個(gè)時(shí)候我們就要了解RFID絕對(duì)不是一個(gè)編碼。RFID新技術(shù)進(jìn)入國(guó)內(nèi)的時(shí)候，我想很多的領(lǐng)導(dǎo)都會(huì)問(wèn)這個(gè)歸誰(shuí)管，我覺(jué)得這個(gè)東西是一個(gè)典型的IT產(chǎn)品，里面有半導(dǎo)體的芯片，有天線，最后成了一個(gè)儲(chǔ)存編碼的東西。這里面有很深的技術(shù)含量，是一個(gè)具有半導(dǎo)體芯片的產(chǎn)品。

　　在選擇這么一個(gè)重要的IT產(chǎn)品的時(shí)候，我們必須要考慮到幾點(diǎn)，將來(lái)這個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性和可靠性，而絕對(duì)不是一個(gè)價(jià)格的問(wèn)題。往往一分錢(qián)一分貨，你要考慮到整個(gè)標(biāo)簽應(yīng)用的環(huán)境以及它具備哪些要求和性能，需要快還是慢，是在一個(gè)潮濕的環(huán)境還是一個(gè)干燥的環(huán)境，本身的數(shù)據(jù)傳輸，芯片本身是一個(gè)無(wú)源的技術(shù)。你必須要考慮到這些東西用什么方式傳達(dá)出來(lái)。 另外選擇標(biāo)簽的時(shí)候你要考慮到標(biāo)簽的天線設(shè)計(jì)伙伴，絕對(duì)不是哪一個(gè)人知道設(shè)計(jì)天線就可以把產(chǎn)品設(shè)計(jì)的很到位。在RFID標(biāo)簽里面要考慮到到底用哪一個(gè)芯片可以滿(mǎn)足你的需求。如果你都考慮到必然會(huì)減少你未來(lái)應(yīng)用中的麻煩。

　　條碼是一個(gè)單向通信，而RFID是一個(gè)雙向射頻通信技術(shù)。RFID的超高頻一共有三種類(lèi)型，一個(gè)是無(wú)源超高頻，其成本很低廉。有人就會(huì)問(wèn)什么叫做很低廉?從投資回報(bào)來(lái)看買(mǎi)方自己心里有數(shù)。很多世界五百?gòu)?qiáng)的客戶(hù)對(duì)芯片的價(jià)格都可以承受，他們更關(guān)注如何能解決問(wèn)題。還有一個(gè)是有源半主動(dòng)標(biāo)簽，它需要電池供應(yīng)能量，半主動(dòng)是什么概念?一般是休眠的狀況，它需要一個(gè)信號(hào)去激活它。激活之后可以省電，另外相對(duì)距離比較遠(yuǎn)。最后一個(gè)是有源的，本身有電源，缺點(diǎn)是耗電，優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)可以傳輸很遠(yuǎn)。在應(yīng)用選擇上這是一個(gè)需求，你讀取的距離是幾米，幾十米，幾百米，電池的電量是否是你應(yīng)用的關(guān)鍵，這些都是我們將來(lái)要考慮的。

　　實(shí)際上你可以看到把小小的意聯(lián)科技的芯片和天線結(jié)合在一起就成了RFID。本身RFID的工作原理很簡(jiǎn)單，有天線，有芯片，還有一個(gè)反向散射器。RFID讀寫(xiě)器的功能是給RFID提供一個(gè)能量，當(dāng)這個(gè)能量傳遞給芯片的時(shí)候，芯片就會(huì)開(kāi)啟一些邏輯電路，把唯一的ID號(hào)以及內(nèi)存的信息再傳輸回來(lái)，這樣一個(gè)反復(fù)的交互就是RFID非常簡(jiǎn)單的工作原理。

　　接下來(lái)就進(jìn)入到我們談的重點(diǎn)了，一個(gè)標(biāo)簽在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中會(huì)遇到各種層面的問(wèn)題。這樣一個(gè)標(biāo)簽通過(guò)無(wú)線電波傳輸遇到的一個(gè)挑戰(zhàn)是可以接收到多少能量，如果這個(gè)能量非常微弱的話(huà)就像你在高原爬山時(shí)“缺氧”一樣，所以你必須要給他一個(gè)充足的能量讓他正常工作。電磁波里面不僅僅是能量，還有一個(gè)讀寫(xiě)信號(hào)，這里面帶一個(gè)調(diào)制指令，找需要交流的標(biāo)簽，里面的芯片在接受能量的同時(shí)要對(duì)讀寫(xiě)信號(hào)有一個(gè)解析。最后再用同樣的方式把能量傳輸回來(lái)。

　　看這個(gè)圖，中間的環(huán)叫做LC線圈，這個(gè)天線的線形叫做9640，今天所有的RFID設(shè)計(jì)都是從這個(gè)天線里面得到的啟發(fā)，看到了意聯(lián)科技的產(chǎn)品才知道RFID的天線是這樣設(shè)計(jì)的。大家可以看很多的標(biāo)簽長(zhǎng)的都很像，就是一個(gè)原因。

　　另外今天已經(jīng)是一個(gè)全球的經(jīng)濟(jì)模式，不僅僅是在中國(guó)的應(yīng)用。很多廠商的客戶(hù)是在歐洲或者美國(guó)，一個(gè)產(chǎn)品的流動(dòng)可能會(huì)面臨發(fā)到美國(guó)、歐洲或者日本。在每一個(gè)國(guó)家都有自己不同的頻段，這是沒(méi)有辦法的，每一個(gè)國(guó)家的頻寬都有不同，中國(guó)現(xiàn)在的頻寬是840到844，920到924，這是一個(gè)很有智慧的設(shè)置。無(wú)論如何今天全球頻率覆蓋非常寬廣，從840到996。如圖有兩個(gè)標(biāo)簽，他們有一個(gè)很明確的差別就是中間比較寬，剛剛我們講到了天線的組成有兩部分，一個(gè)是LC路，一個(gè)是原廠的天線，為什么會(huì)有這么一個(gè)區(qū)別，上面的是針對(duì)北美、中國(guó)、日本，下面的頻寬是針對(duì)歐洲，不是所有的標(biāo)簽都是一樣的，看起來(lái)一樣，其實(shí)里面還有不一樣的地方。

　　在應(yīng)用層面我們必須要考慮到一個(gè)讀寫(xiě)器和一個(gè)標(biāo)簽是讀寫(xiě)器和標(biāo)簽互相的傳輸和接受，所謂RF有兩類(lèi)，一個(gè)是RF透波，即使這個(gè)東西擋在中間，本身的特質(zhì)RF是可以穿透的。還有一個(gè)是不透波，根本無(wú)法穿透?？上攵粋€(gè)讀寫(xiě)器發(fā)射到一個(gè)不透波，本身的應(yīng)用中背后是沒(méi)有能量，在實(shí)際過(guò)程中我們要怎么解決。

　　還有一個(gè)是標(biāo)簽?zāi)阋旁谑裁吹胤?，到底是放在白酒上，還是豬耳朵上等等。比如標(biāo)簽貼在導(dǎo)電介質(zhì)上，這上面有一個(gè)短路，就沒(méi)有電壓的差異。這相當(dāng)于你把一個(gè)RFID的標(biāo)簽放在金屬表面，電壓差值是零，就沒(méi)有辦法產(chǎn)生能量和接收能量。

　　接下來(lái)我們進(jìn)入到藝術(shù)的部分。其組成有兩個(gè)部分，一個(gè)是朝下的曲線，我們稱(chēng)之為一個(gè)開(kāi)啟電壓的底線，怎么樣把RFID里面的信息讀取出來(lái)。還有一個(gè)反向背射的圖形，這樣一個(gè)圖形就是為了你看到標(biāo)簽的性能是處于什么樣的一個(gè)水平。豎的這個(gè)線就是頻點(diǎn)，假設(shè)這個(gè)標(biāo)簽大量在中國(guó)應(yīng)用的話(huà)，你必須考慮你的頻點(diǎn)是922.5這樣一個(gè)位置。我想很多人對(duì)股票都很熟，大家看到這個(gè)曲線越高越好，底下的開(kāi)啟是越低越好，為什么有的標(biāo)簽可以讀五米，為什么有的標(biāo)簽可以讀十米，因?yàn)殪`敏度很好。

　　我們剛剛講到天線有兩部分組成，一個(gè)是LC路，一個(gè)是原廠天線。左邊這個(gè)突點(diǎn)基本上是LC路來(lái)決定的，右邊的突點(diǎn)是由原廠天線來(lái)決定的，由此你就可以根據(jù)自己的需求做一個(gè)改變。

　　我在上面講到標(biāo)簽的性能是在空氣中做一個(gè)測(cè)量，當(dāng)你把這個(gè)標(biāo)簽貼到某一個(gè)物體上的時(shí)候，由于貼上去之后這個(gè)圖或?qū)捇蛘?，或低或高，所以識(shí)別方式會(huì)有一個(gè)改變。當(dāng)這個(gè)標(biāo)簽在空氣中的時(shí)候這個(gè)圖是朝右的，這就是我們今天很多的標(biāo)簽?zāi)阍谶x擇的時(shí)候沒(méi)有問(wèn)題，但你在應(yīng)用的時(shí)候出現(xiàn)了問(wèn)題，這就是我們開(kāi)始沒(méi)有考慮應(yīng)用的場(chǎng)景和需求。你貼在玻璃上、木頭上、金屬上是不一樣。假設(shè)我貼在木頭上中心頻點(diǎn)必然和貼在玻璃上是不一樣的。所以我們?cè)谡勴?xiàng)目的時(shí)候不要給他講我要一個(gè)標(biāo)簽，應(yīng)該給你講我需要一個(gè)標(biāo)簽可以在50公里下在3米的范圍內(nèi)可以讀取100個(gè)信息。

　　意聯(lián)科技在整個(gè)天線設(shè)計(jì)的投入上相當(dāng)相當(dāng)多，這里給大家介紹的就是意聯(lián)科技天線設(shè)計(jì)的一個(gè)技巧。從開(kāi)始天線的阻抗匹配，怎么校驗(yàn)天線等等，我們就是通過(guò)這個(gè)圖來(lái)校正，通過(guò)這樣一個(gè)循環(huán)，最后我們保證出來(lái)的產(chǎn)品是可以符合應(yīng)用需求。而且在整個(gè)頻段以及能量上不會(huì)有問(wèn)題，這也是意聯(lián)科技的標(biāo)簽可以被業(yè)界認(rèn)可的原因。

　　一個(gè)最佳的標(biāo)簽設(shè)計(jì)必須考慮到IC的參數(shù)、天線的參數(shù)、天線RF的要求，天線外形的要求以及標(biāo)簽的應(yīng)用環(huán)境。如果天線你把它想成一個(gè)球的話(huà)，一邊壓一邊就會(huì)突起來(lái)，兩邊一起壓的話(huà)中間會(huì)突出來(lái)，怎么調(diào)整可要多下工夫。

　　我們?yōu)槭裁纯梢园堰@個(gè)工作做好，因?yàn)槲覀兪侨澜缥ㄒ灰患襌FID芯片供應(yīng)商，我們自己做標(biāo)簽的生產(chǎn)，我們有芯片的生產(chǎn)，有讀寫(xiě)器的產(chǎn)品，通過(guò)這種共生的關(guān)系我們知道一個(gè)天線怎么設(shè)計(jì)。我們擁有芯片，自己設(shè)計(jì)天線，我們的產(chǎn)品可以滿(mǎn)足需求。全世界只有意聯(lián)科技具備這個(gè)能力，今天和大家分享一下我們是尋求一個(gè)開(kāi)放行業(yè)的發(fā)展，不會(huì)受限于一個(gè)封閉的環(huán)境，我想基礎(chǔ)打好了，將來(lái)的平臺(tái)發(fā)展會(huì)越來(lái)越好。謝謝!