一文看懂各频段RFID电子标签的应用领域

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随着通信系统的发展,无线射频识别技术也愈加成熟,在射频电路系统中的作用越来越显著,RFID电子标签也在更多的领域绽放光彩,也许有人会觉得这东西和之前的条形码相比也差不多,那事实究竟是不是这样呢,RFID射频识别技术比起条形码有什么技术特点和优势?接下来就让我们一起来了解一下各频段RFID电子标签的应用领域。
 
 
RFID电子标签
 
对一个RFID系统来说,它的频段概念是指读写器通过天线发送、接收并识读的标签信号频率范围。从应用概念来说,射频标签的工作频率也就是射频识别系统的工作频率,直接决定系统应用的各方面特性。在RFID系统中,系统工作就像我们平时收听调频广播一样,射频标签和读写器也要调制到相同的频率才能工作。射频标签的工作频率不仅决定着射频识别系统工作原理(电感耦合还是电磁耦合)、识别距离,还决定着射频标签及读写器实现的难易程度和设备成本。RFID应用占据的频段或频点在国际上有公认的划分,即位于ISM波段。典型的工作频率有:125kHz、133kHz、13.56MHz、27.12MHz、433MHz、902MHz~928MHz、2.45GHz、5.8GHz等。
 
RFID电子标签
 
按照工作频率的不同,RFID标签可以分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)和微波等不同种类。不同频段的RFID工作原理不同,LF和HF频段RFID电子标签一般采用电磁耦合原理,而UHF及微波频段的RFID一般采用电磁发射原理。目前国际上广泛采用的频率分布于4种波段,低频(125KHz)、高频(13.54MHz)、超高频(850MHz~910MFz)和微波(2.45GHz)。每一种频率都有它的特点,被用在不同的领域,因此要正确使用就要先选择合适的频率。
 
1、低频段电子标签
 
低频段电子标签,简称为低频标签,低频电子标签安全保密性差。其工作频率范围为30kHz ~ 300kHz。典型工作频率有:125KHz,133KHz(也有接近的其他频率,如TI使用134.2KHz)。低频标签一般为无源标签,其工作能量通过电感耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得。低频标签与阅读器之间传送数据时,低频标签需位于阅读器天线辐射的近场区内。低频标签的阅读距离一般情况下小于1米。
 
低频标签的典型应用有:动物识别、容器识别、工具识别、电子闭锁防盗(带有内置应答器的汽车钥匙)等。与低频标签相关的国际标准有:ISO11784/11785(用于动物识别)、ISO18000-2(125-135 kHz)。低频标签有多种外观形式,应用于动物识别的低频标签外观有:项圈式、耳牌式、注射式、药丸式等。典型应用的动物有牛、信鸽等。
 
低频标签的主要优势体现在:标签芯片一般采用普通的CMOS工艺,具有省电、廉价的特点;工作频率不受无线电频率管制约束;可以穿透水、有机组织、木材等;非常适合近距离的、低速度的、数据量要求较少的识别应用(例如:动物识别)等。
 
低频标签的劣势主要体现在:标签存贮数据量较少;只能适合低速、近距离识别应用;与高频标签相比:标签天线匝数更多,成本更高一些。
 
RFID电子标签
 
2、中高频段电子标签
 
中高频段电子标签的工作频率一般为3MHz ~ 30MHz。典型工作频率为:13.56MHz。该频段的电子标签,从射频识别应用角度来说,因其工作原理与低频标签完全相同,即采用电感耦合方式工作,所以宜将其归为低频标签类中。另一方面,根据无线电频率的一般划分,其工作频段又称为高频,所以也常将其称为高频标签。高频电子标签一般也采用无源方式,其工作能量同低频标签一样,也是通过电感(磁)耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得。标签与阅读器进行数据交换时,标签必须位于阅读器天线辐射的近场区内。中频标签的阅读距离一般情况下也小于1米(最大读取距离为1.5米)。
 
高频标准的基本特点与低频标准相似,由于其工作频率的提高,可以选用较高的数据传输速率。电子标签天线设计相对简单,标签一般制成标准卡片形状。典型应用包括:电子车票、电子身份证、电子闭锁防盗(电子遥控门锁控制器)、小区物业管理、大厦门禁系统等。相关的国际标准有:ISO14443、ISO15693、ISO18000-3(13.56MHz)等。
 
 
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3、超高频与微波标签
 
超高频与微波频段的电子标签,简称为微波电子标签,超高频标签的阅读距离大。其典型工作频率为:433.92MHz,862(902)~928MHz,2.45GHz,5.8GHz。微波电子标签可分为有源标签与无源标签两类。工作时,电子标签位于阅读器天线辐射场的远区场内,标签与阅读器之间的耦合方式为电磁耦合方式。阅读器天线辐射场为无源标签提供射频能量,将有源标签唤醒。相应的射频识别系统阅读距离一般大于1m,典型情况为4~7m,最大可达10m以上。阅读器天线一般均为定向天线,只有在阅读器天线定向波束范围内的电子标签可被读/写。由于阅读距离的增加,应用中有可能在阅读区域中同时出现多个电子标签的情况,从而提出了多标签同时读取的需求,进而这种需求发展成为一种潮流。目前,先进的射频识别系统均将多标签识读问题作为系统的一个重要特征。
 
超高频标签主要用于铁路车辆自动识别、集装箱识别,还可用于公路车辆识别与自动收费系统中。以目前技术水平来说,无源微波电子标签比较成功产品相对集中在902~928MHz工作频段上。2.45GHz和5.8GHz射频识别系统多以有源微波电子标签产品面世。有源标签一般采用钮扣电池供电,具有较远的阅读距离。
 
微波电子标签的典型特点主要集中在是否无源、无线读写距离、是否支持多标签读写、是否适合高速识别应用,读写器的发射功率容限,电子标签及读写器的价格等方面。对于可无线写的电子标签而言,通常情况下,写入距离要小于识读距离,其原因在于写入要求更大的能量。微波电子标签的数据存贮容量一般限定在2Kbits以内,再大的存贮容量似乎没有太大的意义,从技术及应用的角度来说,微波电子标签并不适合作为大量数据的载体,其主要功能在于标识物品并完成无接触的识别过程。典型的数据容量指标有:1Kbits,128Bits,64Bits等。由Auto-ID Center制定的产品电子代码EPC的容量为:90Bits。
 
微波电子标签的典型应用包括:移动车辆识别、电子身份证、仓储物流应用等。相关的国际标准有:ISO10374,ISO18000-4(2.45GHz)、-5(5.8GHz)、-6(860-930 MHz)、-7(433.92 MHz),ANSI NCITS256-1999等。
 
目前,不同的国家使用的同频率,也不相同。现在,欧洲使用的超高频是868MHz,美国的则是915MHz.日本目前不允许将超高频用到射频技术中。政府也通过调整解读器的电源来限制它对其他器械的影响。有些组织例如全球商务促进委员会正鼓励政府取消限制。标签和解读器生产厂商也正在开发能使用不同频率系统避免这些问题。
       
目前在实际应用中,比较常用的是13.56MHz、860MHz~960MHz、2.45GHz等频段。近距离RFID系统主要使用125KHz、13.56MHz等LF和HF频段,技术最为成熟;远距离RFID系统主要使用433MHz、860MHz~960MHz等UHF频段以及2.45GHz、5.8GHz等微波频段。
 
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