RFID技術(shù)中各頻段電子標(biāo)簽的特點(diǎn)及其應(yīng)用領(lǐng)域

工作在不同頻段或頻點(diǎn)上的電子標(biāo)簽具有不同的特性，本文詳細(xì)介紹RFID不同工作頻率的特性以及主要的應(yīng)用領(lǐng)域。

對(duì)一個(gè)RFID系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，它的頻段概念是指讀寫(xiě)器通過(guò)天線發(fā)送、接收并識(shí)讀的標(biāo)簽信號(hào)頻率范圍。從應(yīng)用概念來(lái)說(shuō)，射頻標(biāo)簽的工作頻率也就是射頻識(shí)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(shí)收聽(tīng)調(diào)頻廣播一樣，射頻標(biāo)簽和讀寫(xiě)器也要調(diào)制到相同的頻率才能工作。射頻標(biāo)簽的工作頻率不僅決定著射頻識(shí)別系統(tǒng)工作原理(電感耦合還是電磁耦合)、識(shí)別距離，還決定著射頻標(biāo)簽及讀寫(xiě)器實(shí)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(diǎn)在國(guó)際上有公認(rèn)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(biāo)簽可以分為低頻(LF)、高頻(HF)、超高頻(UHF)和微波等不同種類(lèi)。不同頻段的RFID工作原理不同，LF和HF頻段RFID電子標(biāo)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(guó)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(diǎn)，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。

1.低頻段電子標(biāo)簽

低頻段電子標(biāo)簽，簡(jiǎn)稱(chēng)為低頻標(biāo)簽，低頻電子標(biāo)簽安全保密性差。其工作頻率范圍為30kHz ~ 300kHz。典型工作頻率有：125KHz，133KHz(也有接近的其他頻率，如TI使用134.2KHz)。低頻標(biāo)簽一般為無(wú)源標(biāo)簽，其工作能量通過(guò)電感耦合方式從閱讀器耦合線圈的輻射近場(chǎng)中獲得。低頻標(biāo)簽與閱讀器之間傳送數(shù)據(jù)時(shí)，低頻標(biāo)簽需位于閱讀器天線輻射的近場(chǎng)區(qū)內(nèi)。低頻標(biāo)簽的閱讀距離一般情況下小于1米。

低頻標(biāo)簽的典型應(yīng)用有：動(dòng)物識(shí)別、容器識(shí)別、工具識(shí)別、電子閉鎖防盜(帶有內(nèi)置應(yīng)答器的汽車(chē)鑰匙)等。與低頻標(biāo)簽相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有：ISO11784/11785(用于動(dòng)物識(shí)別)、ISO18000-2(125-135 kHz)。低頻標(biāo)簽有多種外觀形式，應(yīng)用于動(dòng)物識(shí)別的低頻標(biāo)簽外觀有：項(xiàng)圈式、耳牌式、注射式、藥丸式等。典型應(yīng)用的動(dòng)物有牛、信鴿等。

低頻標(biāo)簽的主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：標(biāo)簽芯片一般采用普通的CMOS工藝，具有省電、廉價(jià)的特點(diǎn);工作頻率不受無(wú)線電頻率管制約束;可以穿透水、有機(jī)組織、木材等;非常適合近距離的、低速度的、數(shù)據(jù)量要求較少的識(shí)別應(yīng)用(例如：動(dòng)物識(shí)別)等。

低頻標(biāo)簽的劣勢(shì)主要體現(xiàn)在：標(biāo)簽存貯數(shù)據(jù)量較少;只能適合低速、近距離識(shí)別應(yīng)用;與高頻標(biāo)簽相比：標(biāo)簽天線匝數(shù)更多，成本更高一些;

2.中高頻段電子標(biāo)簽

中高頻段電子標(biāo)簽的工作頻率一般為3MHz ~ 30MHz。典型工作頻率為：13.56MHz。該頻段的電子標(biāo)簽，從射頻識(shí)別應(yīng)用角度來(lái)說(shuō)，因其工作原理與低頻標(biāo)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(biāo)簽類(lèi)中。另一方面，根據(jù)無(wú)線電頻率的一般劃分，其工作頻段又稱(chēng)為高頻，所以也常將其稱(chēng)為高頻標(biāo)簽。高頻電子標(biāo)簽一般也采用無(wú)源方式，其工作能量同低頻標(biāo)簽一樣，也是通過(guò)電感(磁)耦合方式從閱讀器耦合線圈的輻射近場(chǎng)中獲得。標(biāo)簽與閱讀器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，標(biāo)簽必須位于閱讀器天線輻射的近場(chǎng)區(qū)內(nèi)。中頻標(biāo)簽的閱讀距離一般情況下也小于1米(最大讀取距離為1.5米)。

高頻標(biāo)準(zhǔn)的基本特點(diǎn)與低頻標(biāo)準(zhǔn)相似，由于其工作頻率的提高，可以選用較高的數(shù)據(jù)傳輸速率。電子標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，標(biāo)簽一般制成標(biāo)準(zhǔn)卡片形狀。典型應(yīng)用包括：電子車(chē)票、電子身份證、電子閉鎖防盜(電子遙控門(mén)鎖控制器)、小區(qū)物業(yè)管理、大廈門(mén)禁系統(tǒng)等。相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有：ISO14443、ISO15693、ISO18000-3(13.56MHz)等。

3.超高頻與微波標(biāo)簽

超高頻與微波頻段的電子標(biāo)簽，簡(jiǎn)稱(chēng)為微波電子標(biāo)簽，超高頻標(biāo)簽的閱讀距離大。其典型工作頻率為：433.92MHz，862(902)~928MHz，2.45GHz，5.8GHz。微波電子標(biāo)簽可分為有源標(biāo)簽與無(wú)源標(biāo)簽兩類(lèi)。工作時(shí)，電子標(biāo)簽位于閱讀器天線輻射場(chǎng)的遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)內(nèi)，標(biāo)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(chǎng)為無(wú)源標(biāo)簽提供射頻能量，將有源標(biāo)簽喚醒。相應(yīng)的射頻識(shí)別系統(tǒng)閱讀距離一般大于1m，典型情況為4~7m，最大可達(dá)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)的電子標(biāo)簽可被讀/寫(xiě)。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(shí)出現(xiàn)多個(gè)電子標(biāo)簽的情況，從而提出了多標(biāo)簽同時(shí)讀取的需求，進(jìn)而這種需求發(fā)展成為一種潮流。目前，先進(jìn)的射頻識(shí)別系統(tǒng)均將多標(biāo)簽識(shí)讀問(wèn)題作為系統(tǒng)的一個(gè)重要特征。

超高頻標(biāo)簽主要用于鐵路車(chē)輛自動(dòng)識(shí)別、集裝箱識(shí)別，還可用于公路車(chē)輛識(shí)別與自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)中。以目前技術(shù)水平來(lái)說(shuō)，無(wú)源微波電子標(biāo)簽比較成功產(chǎn)品相對(duì)集中在902~928MHz工作頻段上。2.45GHz和5.8GHz射頻識(shí)別系統(tǒng)多以有源微波電子標(biāo)簽產(chǎn)品面世。有源標(biāo)簽一般采用鈕扣電池供電，具有較遠(yuǎn)的閱讀距離。

微波電子標(biāo)簽的典型特點(diǎn)主要集中在是否無(wú)源、無(wú)線讀寫(xiě)距離、是否支持多標(biāo)簽讀寫(xiě)、是否適合高速識(shí)別應(yīng)用，讀寫(xiě)器的發(fā)射功率容限，電子標(biāo)簽及讀寫(xiě)器的價(jià)格等方面。對(duì)于可無(wú)線寫(xiě)的電子標(biāo)簽而言，通常情況下，寫(xiě)入距離要小于識(shí)讀距離，其原因在于寫(xiě)入要求更大的能量。微波電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)存貯容量一般限定在2Kbits以?xún)?nèi)，再大的存貯容量似乎沒(méi)有太大的意義，從技術(shù)及應(yīng)用的角度來(lái)說(shuō)，微波電子標(biāo)簽并不適合作為大量數(shù)據(jù)的載體，其主要功能在于標(biāo)識(shí)物品并完成無(wú)接觸的識(shí)別過(guò)程。典型的數(shù)據(jù)容量指標(biāo)有：1Kbits，128Bits，64Bits等。由Auto-ID Center制定的產(chǎn)品電子代碼EPC的容量為：90Bits。

微波電子標(biāo)簽的典型應(yīng)用包括：移動(dòng)車(chē)輛識(shí)別、電子身份證、倉(cāng)儲(chǔ)物流應(yīng)用等。相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有：ISO10374，ISO18000-4(2.45GHz)、-5(5.8GHz)、-6(860-930 MHz)、-7(433.92 MHz)，ANSI NCITS256-1999等。

目前，不同的國(guó)家使用的同頻率，也不相同?，F(xiàn)在，歐洲使用的超高頻是868MHz,美國(guó)的則是915MHz.日本目前不允許將超高頻用到射頻技術(shù)中。政府也通過(guò)調(diào)整解讀器的電源來(lái)限制它對(duì)其他器械的影響。有些組織例如全球商務(wù)促進(jìn)委員會(huì)正鼓勵(lì)政府取消限制。標(biāo)簽和解讀器生產(chǎn)廠商也正在開(kāi)發(fā)能使用不同頻率系統(tǒng)避免這些問(wèn)題。

目前在實(shí)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(yuǎn)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。

我國(guó)在LF和HF頻段RFID標(biāo)簽芯片設(shè)計(jì)方面的技術(shù)比較成熟，HF頻段方面的設(shè)計(jì)技術(shù)接近國(guó)際先進(jìn)水平，已經(jīng)自主開(kāi)發(fā)出符合ISO14443 Type A、Type B和ISO15693標(biāo)準(zhǔn)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(xiàng)目中。