RFID供应商
首页 > 新闻热点 > 如何选择合适频率来设计RFID系统?

如何选择合适频率来设计RFID系统?

射频辨认(radio frequency identificaTIon,以下简称RFID)是一种将数据存储在电子数据载体(如集成电路)上,并经过磁场或电磁场以无线方法进行应答器 / 标签(Transponder/Tag)和问询器 /读写器

(Interrogator/Reader)之间双向通讯,然后到达辨认意图并交流数据的新式技能该技能能完成多方针辨认和运动方针辨认;具有抗恶劣环境、高精确性、安全性、灵活性和可扩展性等许多长处;便于经过互联网完成物品盯梢和物流办理,因而遭到广泛的重视。

因而,RFID 被公以为本世纪最有展开前途的10项技能之一。


如何选择合适频率来设计RFID系统?


  1.前语

RFID 体系实事上现已存在和展开了几十年,从供电状况来看能够分为“有源”和“无源”两大类;从作业频率来看,能够分为低频(125KHz~135KHz),高频(13.56MHz),超高频,微波(2.45GHz,5.8GHz)等几大类。不同的射频辨认体系的硬件价格差别是巨大的,而体系本身的特性也各不相同,体系的老练度也有所不同。许多问题,乃至连业界人员也不能容易给出一个清晰的回答因而用户在挑选射频辨认技能的时分常常觉得莫衷一是。笔者结合本身的开发和运用经历,一起在参阅了相关的运用材料和技能数据基础上,力求经过本文给读者一个较为全面和客观的知道,期望能够给用户在挑选适宜频率的射频辨认体系时提供一些协助。


  2 不同频段 RFID 技能特性简述

2.1 低频(Low Frequency) :

运用的频段规模为 1 0 K H z ~ 1 M H z ,常见的首要标准有125KHz、135KHz 等。一般这个频段的电子标签都是被动式的,经过电感耦合方法进行能量供给和数据传输。低频的最大的长处在于其标签接近金属或液体的物品上时标签遭到的影响较小,一起低频体系十分老练,读写设备的价格低廉。但缺陷是读取间隔短、无法一起进行多标签读取( 抗抵触) 以及信息量较低,一般的存储容量在 128 位到 512 位。首要运用于门禁体系、动物芯片、轿车防盗器和玩具等。尽管低频体系老练,读写设备价格低廉,可是因为其谐振频率低,标签需求制造电感值很大的绕线电感,并常常需求封装片外谐振电容,其标签的本钱反而比其他频段高。

2.2 高频(High Frequency):

运用的频段规模为 1MHz~400MHz,常见的首要标准为 13.156MHz这个 ISM 频段。这个频段的标签仍是以被动式为主,也是经过电感耦合方法进行能量供给和数据传输。这个频段中最大的运用便是咱们所熟知的非触摸式智能卡。和低频相较,其传输速度较快,一般在100kbps 以上,且可进行多标签辨识(各个世界标准都有老练的抗抵触机制)。

该频段的体系得益于非触摸式智能卡的运用和遍及,体系也比较老练,读写设备的价格较低。产品最丰厚,存储容量从 128 位到8K 以上字节都有,并且能够支撑很高的安全特性,从最简略的写确认,到流加密,乃至是加密协处理器都有集成。一般运用于身份辨认、图书馆办理、产品办理等。安全性要求较高的RFID 运用,现在该频段是仅有挑选。

2.3 超高频(Ultra High Frequency):

运用的频段规模为 400MHz~1GHz,常见的首要标准有 433MHz、868~950MHz。这个频段经过电磁波方法进行能量和信息的传输。自动式和被动式的运用在这个频段都很常见,被动式标签读取间隔约3 ~ 1 0 m 传输速率较快,一般也能够到达100kbps 左右,并且因为天线可选用蚀刻或印刷的方法制造,因而本钱相对较低。因为读取间隔较远、信息传输速率较快,并且能够一起进行大数量标签的读取与辨识,因而特别适用于物流和供给链办理等范畴。可是,这个频段的缺陷是在金属与液体的物品上的运用较不睬想一起体系还不老练,读写设备的价格十分贵重,运用和保护的本钱也很高。此外,该频段的安全性特性一般,不适宜安全性要求高的运用范畴。

2.4 微波(Microwave):

运用的频段规模为 1GHz 以上,常见的标准有 2.45GHz、5.8GHz。微波频段的特性与运用和超高频段类似,读取间隔约为 2 公尺,可是关于环境的敏感性较高。因为其频率高于超高频,标签的尺度能够做得比超高频更小,但水对该频段信号的衰减较超高频更高,一起作业间隔也比超高频更小。

一般运用于行李追寻、物品办理、供给链办理…等。

2.5 依据运用挑选适宜频段的射频辨认技能

前一部分中,咱们现已扼要介绍了各个频段的射频辨认技能的特色。这一部分中咱们将要点阐明怎么来挑选适宜的射频辨认技能。

榜首,一个射频辨认体系的本钱,包含硬件本钱、软件本钱和集本钱钱等。而硬件本钱不仅仅包含读写器和标签的本钱,还包含装置本钱。许多时分,运用和数据办理软件和集成是整个运用的首要本钱。假如从本钱动身考虑,必定要依据体系的全体本钱进行,而不仅仅局限于硬件,如标签的价格。这儿,咱们不进一步评论和剖析这部分的问题,但读者需求对此有一个了解和知道。下面咱们首要评论从技能层面来看,怎么挑选适宜的频段。

第二,咱们知道,即便是在同一个频段内的射频辨认体系,其通讯间隔也是差异很大的。因为通讯间隔一般依赖于天线规划、读写器输出功率、标签芯片功耗和读写器接纳灵敏度等等。咱们不能够简略地以为某一个频段的射频辨认体系的作业间隔大于另一个频段的射频辨认体系。

第三,尽办抱负的射频辨认体系是长作业间隔,高传输速率和低功耗的。可是,实践的情况下这种抱负的射频体系是不存在的,高的数据传输率只能在相对较近的间隔下完成。反之,假如要进步通讯间隔,就需求下降数据传输率。所以咱们假如要选用通讯间隔远的射频辨认技能,就必须献身通讯速率。挑选频段的进程常常是一种折中的进程。

第四,除了考虑通讯间隔以外,在咱们挑选一个射频体系时,一般还要考虑存储器容量、安全特性等要素。依据这些运用需求,才能够确认适宜的射频辨认频段和解决计划。从现有的解决计划来看,超高频和微波射频辨认体系的操作间隔最大(能够到达 3 到 1 0 米),并具有较快的通讯速率,可是为了下降标签芯片的功耗和杂乱度,并不完成杂乱的安全机制,仅限于写确认和密码保护等简略安全机制。

并且,该频段的电磁波能量在水中衰减严峻,所以关于盯梢动物(体内含超越 50% 的水)、含有液体的药品等是不适宜的。低频和高频体系的读写间隔较小,一般不超越一米。高频频段为技能老练的非触摸式智能卡选用,非触摸式智能卡能够支撑大的存储器容量和杂乱的安全算法。如前所述,囿于通讯速率和安全性需求,非触摸式智能卡的作业间隔一般在10cm 左右。高频频段中的 ISO15693 标准经过下降通讯速率使通讯间隔加大,经过大尺度天线和大功率读写器,作业间隔能够到达 1 米以上。低频频段因为载波频率低,比高频13.56MHz 低 100 倍以上,因而通讯速率最低,并且一般不支撑多标签的读取。


        3 事例剖析

3.1 动物盯梢办理

动物盯梢和办理传统上是选用低频频段的射频辨认技能,并且有世界标准标准编码及空间信号接口,相应的世界标准分别为ISO11784 和 ISO11785。因为高频和低频的射频辨认技能各有优缺陷,所以现在世界上关于动物盯梢办理的频段也存在着争辩。

支撑选用低频技能计划的理由首要有:

(1)实践上存在的世界标准,兼容性要求。

(2)假如选用单天线的解决计划,一般低频体系比高频体系的读写间隔要大 20% 到 30%。因为低频体系的数据率低,所以标签芯片的功耗能够做到微瓦以下。

(3)尽管低频体系的数据传输速率低,可是鉴于其信号的健壮性,在实践运用中读取功率并不低。

(4)低频体系能够穿透动物安排,是植入式的电子标签仅有的频率挑选。

而支撑高频技能计划的理由首要有:

(1)世界标准 ISO11784 的动物编码方法完全能够完成在高频和超高频频段的解决计划中,在运用和体系的层面看来并不存在差异。

(2)因为频率差异,低频标签需求绕制绕线电感来构成标签天线,制造标签的本钱要高于高频标签。高频标签关于信用卡巨细的尺度来说,一般只须绕制 3 圈左右,并且能够选用低本钱的印刷工艺。高频标签的全体本钱更低。这一点是公认的实践。

(3)假如完成合理,高频体系也能够获得和低频体系适当的读写间隔。并且高频读写器能够经过门式天线来操控造用规模,利于精确而快速地完成数据收集。

(4)齐备的抗抵触机制,能够快速而精确地完成多方针读取。功率和精确性都要高于选用低频手持机进行数据收集。

(5)高频的频率运用现已成为全球一致的标准,选用高频体系在世界各地都不会面对兼容问题。

编者愈加支撑在生猪等不需植入 RFID 的动物盯梢办理中选用高频的技能计划。首要原因是依据体系的本钱考虑。我国的农产品价格和赢利空间都十分低,在生猪等动物盯梢办理中硬件的耗费本钱首要来自于标签。从下降这部分本钱动身应该选用高频技能。

一起,考虑到生猪饲养等生产单位一般不具备宽带衔接电子标签上有或许不仅仅寄存一个标号信息,也或许寄存必定的相关数据。而高频解决计划中常见的存储空间能够到达1k 位以上。其次,现在我国首要的 RFID基础设施是依据高频技能的,选用兼容的技能体系在装置本钱和可靠性等方面都是有优势的。

高频技能从芯片、标签封装、读写机具、体系集成等环节来看,我国具有上百家供给商,这一点是低频技能不能比较的。别的,在生猪办理等运用中,并不需求植入式的电子标签,能够选用动物耳标的方式。当然,在动物盯梢办理中选用高频技能计划和传统的高频射频体系仍是有所不同的,需求在下降环境对操作间隔的影响、专用读写设备开发方面展开研制作业,使得高频的技能在操作间隔和可靠性方面到达体系要求。

3.2 药品办理

即便到2006年的今日,专家依然以为在消费品范畴完成物等第的盯梢办理仍是一个需求 3 到 5 年才有或许到达的方针。可是,相对价值较高的药品选用射频辨认技能完成单品办理现已是正在发作的实践了。美国食物和药品办理局(FDA)要求在2007 年完成对药品的单品全流程盯梢和办理,完成从质料到家庭药箱的全程办理。

关于药品办理的单品办理而言,现在看来选用高频技能更具有归纳优势,详细为:

(1)高频和超高频都是经过电磁场完成能量和信号的传递的,超高频是经过电场来进行能量和信号的传递的,体系一般作业在远场,关于相距很近的单个物品,标签的失谐会构成标签(物品)的漏读。而高频体系是作业在近场规模内的(即电磁场依然是捆绑在体系内部的,并没有构成电磁波发射出去)能量和信号是经过磁场来进行的,关于体系内部的标签能够精确地进行辨认(当然,效果间隔仅仅在 1 米以内),有更好地抗电磁干扰(ElectromagneTIcInterference,EMI)才能。

(2)液体和金属的影响。高频信号较超高频而言在水中的衰减小,更适宜用在含有液体的容器上,而药品中有适当一部分是液体形状的。

(3)存储容量,高频标签的存储容量能够到达 8K 字节,因而能够在标签上存储更多信息而完成一“移动数据库”而不仅仅是一个电子号码。这在现在的超高频解决计划上还没有如此大容量的电子标签。

(4)高频 13.56MHz 为世界通用的 ISM 频段,没有兼容性问题。而超高频到现在为止全球还不是一切的区域都有相应的射频辨认标签频段能够运用。我国的超高频频段就在拟定进程中。


  4 总结

综上所述,各个频段的RFID 技能各有本身的特色。即便是在同一个频段内的射频辨认体系,其通讯间隔也是差异很大的。咱们不能够简略地以为某一个频段的射频辨认体系的作业间隔大于另一个频段的射频辨认体系。而在实践挑选射频体系时,需求考虑一个RFID 体系的全体本钱,以及存储器容量、安全特性等要素,依据这些来归纳挑选适宜的RFID 频段。


需求发布

◎RFID物联网,RFID产品及方案一站式采购供应平台。
官方服务热线

4006-939-166

周一至周日09:00-18:00

在线咨询

无线射频识别电子标签
RFID物联网
官方微信扫一扫咨询
RFID解决方案
首页 电话咨询 在线咨询 需求发布
  • 官方微信

    官方微信
  • 返回顶部