1概述 

射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)的磁卡及I C卡技術(shù)具有非接觸、閱讀速度快、無磨損等特點(diǎn)，射頻識(shí)別技術(shù)已逐步成為企業(yè)提高物流供應(yīng)鏈管理水平、降低成本、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力不可缺少的技術(shù)工具和手段。  

1．1RFID技術(shù)概述 

RFID是射頻識(shí)別技術(shù)(Radio Frequency Identification)，其基本原理是利用射頻信號(hào)及其空間耦合、傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)靜止的或移動(dòng)中的待識(shí)別物品的自動(dòng)機(jī)器識(shí)別。一個(gè)最基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成：電子標(biāo)簽、閱讀器、天線。電子標(biāo)簽與閱讀器之間通過耦合元件(天線)實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的空間耦合。系統(tǒng)的基本工作流程是：閱讀器通過發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號(hào)，當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入發(fā)射天線工作區(qū)域時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，電子標(biāo)簽獲得能量被激活電子標(biāo)簽將自身編碼等信息通過卡內(nèi)置天線發(fā)送出去系統(tǒng)接收天線 接收到從電子標(biāo)簽發(fā)送來的載波信號(hào)，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到閱讀器，閱讀器對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼然后送到后臺(tái)主系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理主系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該卡的合法性，針對(duì)不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。 

1．2頻段 
對(duì)一個(gè)RFID系統(tǒng)來說，它的頻段概念是指讀寫器通過天線發(fā)送、接收并識(shí)讀的標(biāo)簽信號(hào)頻率范圍，也就是所傳輸數(shù)據(jù)的載波頻率范圍。從應(yīng)用角度來說，射頻標(biāo)簽的工作頻率也就是射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作頻段，它直接決定系統(tǒng)應(yīng)用的各方面特性，如系統(tǒng)工作原理(電感耦合還是電磁耦合)、識(shí)別距離、射頻標(biāo)簽及讀寫器實(shí)現(xiàn)的難易程度和設(shè)備成本等方面特性。在RFID系統(tǒng)中，系統(tǒng)工作就像我們平時(shí)收聽調(diào)頻廣播一樣，射頻標(biāo)簽和讀寫器也要調(diào)制到相同的頻率才能工作。 

2頻段特性
 
2．1頻段劃分 

一方面由于標(biāo)簽的工作頻率不僅直接決定著系統(tǒng)應(yīng)用的各方面特性，另一方面因?yàn)樯漕l識(shí)別系統(tǒng)產(chǎn)生并輻射電磁波，因此在工作時(shí)不能對(duì)其他無線電服務(wù)造成干擾或削弱。特別是應(yīng)保證射頻識(shí)別系統(tǒng)不會(huì)干擾附近的無線電廣播和電視廣播、無線電服務(wù)(警察、安全服務(wù)、工商業(yè))、航運(yùn)和航空用無線電服務(wù)和移動(dòng)電話等。所以RFID系統(tǒng)被合理地歸為短距離、微功率無線通信設(shè)備一類。 隨著技術(shù)的發(fā)展，RFID技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)人與人、人與機(jī)、機(jī)對(duì)機(jī)的數(shù)據(jù)通信，而且具有信息量大、操作方便、用途廣泛等突出優(yōu)點(diǎn)，RFID系統(tǒng)已被視為便攜互聯(lián)網(wǎng)(或便攜互聯(lián)網(wǎng)通信終端)的組成部分。 

按規(guī)定射頻識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)保證在工作時(shí)不會(huì)干擾附近的各類無線電業(yè)務(wù)，這在很大程度上限制了適用于射頻識(shí)別系統(tǒng)工作頻段的選擇。因此在過去很長時(shí)間以來，通常只能使用專門為工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療設(shè)備(I S M  Industrial—Scientific-Medica1)應(yīng)用而劃分和保留的頻段，即與它們共用全部或部分的頻段，這些頻段在世界范圍內(nèi)是統(tǒng)一劃分的。國際電聯(lián)(ITU)為ISM 設(shè)備劃分了專用頻段或與其他無線電業(yè)務(wù)共用的頻段，我國2001年發(fā)布實(shí)施的《中華人民共和國無線電頻率劃分規(guī)定》中有關(guān)IsM設(shè)備使用頻段的劃分與國際電聯(lián)(ITU)的基本一致。除了ISM頻率外，也有極少量RFID系統(tǒng)使用135kHz以下的專用頻段，如北美、南美和日本等，使用了9～135 kHz的頻率，因?yàn)樵谶@個(gè)頻段里可以利用較大的磁場(chǎng)強(qiáng)度來工作，特別適用于電感耦合的射頻識(shí)別系統(tǒng)。但該頻段資源極有限，可載信息量小。 

由此，對(duì)射頻識(shí)別系統(tǒng)來說，最主要的頻率是0～135kHz，以及IsM頻段6．78MHz，1 3．56M HZ，27．125M H Z，40．68M HZ，433．92MHz，869．0MHz，915．0MHz(在歐洲不使用)，2．45GHz，5．8GHz以及24．125GHz。典型的射頻標(biāo)簽工作頻段如圖1所示。 

                                            圖1典型的射頻標(biāo)簽工作頻段

另外，按照工作頻段的不同，RFID標(biāo)簽可分為低頻(LF)、高頻(HF)、超高頻(UHF)和微波等不同種類。目前國際上廣泛采用的頻段主要有4種：低頻(1 25kHZ)、高頻(1 3．54MHz)、超高頻(85OMHz～910MHZ)和微波(2．45GHz)。每一種頻段都有它的特點(diǎn)，適用于不同的領(lǐng)域，因此要正確使用就要先了解各個(gè)頻段的特性，才能選擇合適的頻段。 

2．2頻段特性 

2．2．1低頻段(30kHz～300kHz) 
低頻率的RFID系統(tǒng)主要是通過電感耦合的方式進(jìn)行工作， 也就是在讀寫器線圈和感應(yīng)器(電子標(biāo)簽)線圈間存在著變壓器耦合作用，通過讀寫器交變場(chǎng)的作用在感應(yīng)器天線中感應(yīng)的電壓被整流，可作供電電壓使用．場(chǎng)區(qū)域能夠很好的被定義，但是場(chǎng)強(qiáng)下降得太快。其特性主要有以下幾方面： 

工作頻率從30kHz到300kHz，典型工作頻率有125kHz和133kHzI除了金屬材料影響外，一般低頻能夠穿過任意材料的物品而不降低它的讀取距離工作在低頻的讀寫器在全球沒有任何特殊的許可限制；低頻產(chǎn)品有不同的封裝形式。好的封裝形式就是價(jià)格太貴，但是有1O年以上的使用壽命雖然該頻率的磁場(chǎng)區(qū)域下降很快，但是能夠產(chǎn)生相對(duì)均勻的讀寫區(qū)域相對(duì)于其他頻段的RFID產(chǎn)品，該頻段數(shù)據(jù)傳輸速率比較慢感應(yīng)器的價(jià)格相對(duì)與其他頻段來說要貴。 

2．2．2中高頻段(3MHz～3OMHz) 
在該頻段的感應(yīng)器不再需要線圈進(jìn)行繞制，可以通過腐蝕活著印刷的方式制作天線。感應(yīng)器一般通過負(fù)載調(diào)制的方式進(jìn)行工作，也就是通過感應(yīng)器上的負(fù)載電阻的接通和斷開促使讀寫器天線上的電壓發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)用遠(yuǎn)距離感應(yīng)器對(duì)天線電壓進(jìn)行振幅調(diào)制。如果人們通過數(shù)據(jù)控制負(fù)載電壓的接通和斷開，那么這些數(shù)據(jù)就能夠從感應(yīng)器傳輸?shù)阶x寫器。 

其特性主要有以下幾方面：工作頻率從3MHz到30MHz，典型工作頻率有6．78 MHz和13．56MHz； 除了金屬材料外，該頻率的波長可以穿過大多數(shù)的材料，但是往往會(huì)降低讀取距離。感應(yīng)器需要離開金屬一段距離，該頻段在全球都得到認(rèn)可并沒有特殊的限制；感應(yīng)器一般以電子標(biāo)簽的形式雖然該頻段的磁場(chǎng)區(qū)域下降很快，但是能夠產(chǎn)生相對(duì)均勻的讀寫區(qū)域；該系統(tǒng)具有防沖撞特性，可以同時(shí)讀取多個(gè)電子標(biāo)簽；可以把某些數(shù)據(jù)信息寫入標(biāo)簽中；數(shù)據(jù)傳輸速率比低頻要快，價(jià)格不是很貴。 

2．2．3超高頻段(433．05～434．79 MHz或850MHz～9l0MHZ)與微波頻段(2．45GHz)) 
超高頻和微波系統(tǒng)通過電場(chǎng)來傳輸能量。電場(chǎng)的能量下降不是很快，但是讀取的區(qū)域不容易定義。該頻段讀取距離比較遠(yuǎn)，無源可達(dá)10m左右。主要是通過電容耦合的方式實(shí)現(xiàn)。 

其特性主要有以下幾方面： 

在該頻段，全球的定義不是很相同：歐洲和部分亞洲定義的頻率為868MHz，北美定義的頻段為902到905MHz之間，在日本建議的頻頻段為950到956MHz之間。典型工作頻率有433．92MHz，862(902)～928MHz，2．定義的段為902到905MHz之間，在日本建議的頻段為950到965MHz之間。典型工作頻率有433．92MHZ，862 (902) 928MHZ，2．45M HZ，5．8GHz。 

目前，該頻段功率輸出美國定義為4W，歐洲定義為500roW，可能歐洲限制會(huì)上升到2WEIRP。 

許多材料中超高頻段的電波不能通過在，特別是水，灰塵，霧等懸浮顆粒物質(zhì)。相對(duì)于高頻的電子標(biāo)簽來說，該頻段的電子標(biāo)簽不需要和金屬分開來。電子標(biāo)簽的天線一般是長條和標(biāo)簽狀。天線有線性和圓極化兩種設(shè)計(jì)，滿足不同應(yīng)用的需求。該頻段有好的讀取距離，但是對(duì)讀取區(qū)域很難進(jìn)行定義。有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率，在很短的時(shí)間可以讀取大量的電子標(biāo)簽。 

3不同頻段RFID系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀 

3．1低頻段(LF)射頻標(biāo)簽 

低頻段射頻標(biāo)簽，一般為無源標(biāo)簽，其工作能量通過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lm。低頻標(biāo)簽主要用于短距離、低成本的系統(tǒng)中，其典型應(yīng)用主要有：動(dòng)物監(jiān)管、馬拉松賽跑、容器識(shí)別、工具識(shí)別、電子閉鎖防盜(帶有內(nèi)置應(yīng)答器的汽車鑰匙)、自動(dòng)停車場(chǎng)收費(fèi)和車輛管理等方面。 

3．2中高頻段射頻標(biāo)簽 

中高頻段射頻標(biāo)簽，一般也采用無源為主，其工作能量同低頻標(biāo)簽一樣，也是通過電感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lm。中頻標(biāo)簽由于可方便地做成卡狀，故被廣泛應(yīng)用于門禁控制和需傳送大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用系統(tǒng)中。 

3．3超高頻(UHF)與微波頻段的射頻標(biāo)簽 

超高頻與微波頻段的射頻標(biāo)簽簡稱為微波射頻標(biāo)簽， 可分為有源標(biāo)簽與無源標(biāo)簽兩類。工作時(shí)，射頻標(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)閱讀距離一般大干1m ，典型情況為4m ～6m，最大可達(dá)1 0 m 以上。閱讀器天線一般均為定向天線，其天線波束方向較窄，只有在閱讀器天線定向波束范圍內(nèi)的射頻標(biāo)簽可被讀／寫。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)射頻標(biāo)簽的情況，從而提出了多標(biāo)簽同時(shí)讀取的需求。超高頻標(biāo)簽主要用于鐵路車輛自動(dòng)識(shí)別、集裝箱識(shí)別、反向散射射頻識(shí)別、供應(yīng)鏈上的管理、航空包裹識(shí)別、后勤管理、生產(chǎn)線自動(dòng)化管理，還可用于公路車輛識(shí)別與自動(dòng)收費(fèi)等領(lǐng)域。 

目前，不同的國家對(duì)于相同波段，使用的頻率也不盡相同，在實(shí)際應(yīng)用中，比較常用的是l 3．56MHZ，860MHZ～960M HZ、2．45GHz等頻段。近距離RFID系統(tǒng)主要使用125KHz，l3．56MHz等LF和HF頻段，技術(shù)最為成熟，遠(yuǎn)距離R FI D 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，目前還多在測(cè)試當(dāng)中，沒有大規(guī)模應(yīng)用。我國在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)接近國際先進(jìn)水平，已經(jīng)自主開發(fā)出符合ISO14443 TypeA、Type B和Is015693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。 

參考文獻(xiàn) 
[1]希玉九．電子標(biāo)簽(RFID)技術(shù)及其使用的頻率[J]．中國無線電，2004(1)

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