淺談RFID系統(tǒng)中的頻段特性及主要應(yīng)用領(lǐng)域

摘 要：文章基于對(duì)射頻識(shí)別技術(shù)的具體工作原理和構(gòu)成進(jìn)行了介紹，并且在這一問(wèn)題基礎(chǔ)上提出了相應(yīng)的頻段概念，并且對(duì)射頻系統(tǒng)中不同工作頻段的特征和應(yīng)用情況進(jìn)行了詳實(shí)的分析。

關(guān)鍵詞：；射頻識(shí)別；頻段特性；應(yīng)用領(lǐng)域

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.104

1 引言

系統(tǒng)中所謂頻段實(shí)際上就是相關(guān)讀寫(xiě)器借助天線對(duì)信號(hào)頻率進(jìn)行傳輸、接受并進(jìn)行識(shí)別的過(guò)程。從應(yīng)用來(lái)講，射頻標(biāo)簽同射頻識(shí)別系統(tǒng)具有一致的工作頻率，從而可以確定相關(guān)系統(tǒng)的性能。

基于系統(tǒng)中，相關(guān)工作運(yùn)行流程同調(diào)頻廣播的收聽(tīng)過(guò)程具有一致性，需要將射頻標(biāo)簽以及讀寫(xiě)器調(diào)節(jié)到一致的頻率才能夠保證工作的正常進(jìn)行。射頻標(biāo)簽的工作頻率一方面可以對(duì)相關(guān)系統(tǒng)的工作原理、識(shí)別距離加以確定，同時(shí)也決定相關(guān)射頻標(biāo)簽和讀寫(xiě)器的實(shí)現(xiàn)可能性和相關(guān)設(shè)備的投入成本[1]。

2 頻段特性及應(yīng)用

在國(guó)際中對(duì)于RFID的相關(guān)頻段或者時(shí)頻點(diǎn)做出了規(guī)定，也就是相應(yīng)的ISM頻段。比較常見(jiàn)的工作頻段包括：902MHz～等。根據(jù)工作頻段的差異，可以將標(biāo)簽做出相應(yīng)的劃分，將其劃分為低頻、高頻、超高頻和微波等相應(yīng)的種類，各個(gè)頻段的工作原理具有一定的差異性，其中和頻段的電子標(biāo)簽采用的原理時(shí)電磁耦合，而對(duì)于和處于微波頻段的而言，通常使用的原理為電磁發(fā)射。當(dāng)期國(guó)際中普遍應(yīng)用的頻率共有四種不同的波段。包括低頻、高頻、超高頻和微波。各個(gè)頻段的特點(diǎn)具有一定的差異性，并且在不同的領(lǐng)域得到應(yīng)用，故需要結(jié)合相應(yīng)的特點(diǎn)進(jìn)行頻率的選擇。

（1）低頻（從125KHz到134KHz）。其中低頻段標(biāo)簽的工作范圍定為。較為常用的工作頻率為和。技術(shù)最先得到普遍應(yīng)用的頻段范圍時(shí)低頻段，通過(guò)電感耦合額作用是西安工作的進(jìn)行，并且在讀寫(xiě)器和感應(yīng)器線圈中同樣存在變電耦合作用。感應(yīng)器天線中的整合電流在讀寫(xiě)器交變場(chǎng)的作用下相關(guān)感應(yīng)電壓被整流，從而可以用作供電電壓。由此可以定義相應(yīng)的磁場(chǎng)區(qū)域，并且在這一磁場(chǎng)區(qū)域中場(chǎng)強(qiáng)呈現(xiàn)出相對(duì)較快的變化速度。低頻標(biāo)簽通常是無(wú)源標(biāo)簽，工作能量的獲取主要時(shí)通過(guò)閱讀器的電感耦合作用獲得，相關(guān)閱讀器以及低頻標(biāo)簽傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，需要確定閱讀器的輻射范圍，保證標(biāo)簽處輻射范圍中，通常情況下，應(yīng)當(dāng)保證二者之間的距離小于1米[2]。

特性：1）通常低頻段工作的感應(yīng)器其工作頻率為到，的工作頻率則是。此頻段的波長(zhǎng)大約為。2）通常低頻可以穿過(guò)除金屬以外的相關(guān)材料，并且保證相應(yīng)的讀取距離。3）工作頻段為低頻段的讀寫(xiě)器沒(méi)有對(duì)其做出特殊讀寫(xiě)許可限制。4）低頻產(chǎn)品具有不同的封裝形式，并且價(jià)格也不一，通常封裝形式越好價(jià)格也相應(yīng)增加，并且能夠持久使用，可以達(dá)到十年以上的使用壽命。5）再次頻率下相關(guān)磁場(chǎng)區(qū)域呈現(xiàn)出較快的下降速度，但是依然保證了讀寫(xiě)區(qū)域的均勻。6）同其他頻段的產(chǎn)品進(jìn)行比較，能夠發(fā)現(xiàn)在這一頻段進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出時(shí)，速率相對(duì)下降。7）相比于其它頻段而言，感應(yīng)器的價(jià)格相應(yīng)較高。

適用領(lǐng)域：畜牧業(yè)的管理系統(tǒng)、汽車防盜系統(tǒng)、無(wú)鑰門(mén)系統(tǒng)以及自動(dòng)停車和車輛管理系統(tǒng)、門(mén)禁系統(tǒng)和相關(guān)安全系統(tǒng)等。

（2）高頻（工作頻率為）。通常而言，中高頻段射頻工作的頻率范圍是。常見(jiàn)的工作頻率為。此頻率段的標(biāo)簽與低頻段的標(biāo)簽工作原理一致，都是借助電感耦合實(shí)現(xiàn)工作運(yùn)行，因此可以將其劃分為低頻標(biāo)簽的范圍中。由于這一頻段的標(biāo)簽有可能是應(yīng)用最為廣泛的標(biāo)簽，因此需要將高以及低理解為一個(gè)相對(duì)的概念，避免出現(xiàn)理解中的混亂問(wèn)題。因此為了方便描述相關(guān)問(wèn)題，可以將上述標(biāo)簽定義為中頻射標(biāo)簽，這一標(biāo)簽采用無(wú)源設(shè)主，其工作能量同低頻標(biāo)簽獲取途徑一致，在閱讀器與標(biāo)簽兩者進(jìn)行數(shù)據(jù)的互換時(shí)，相應(yīng)的需要保證標(biāo)簽處于閱讀器的天線輻射范圍之內(nèi)。

特性：1）工作頻率固定為，此頻率波長(zhǎng)約為。2）相關(guān)頻率可以穿透大多數(shù)物質(zhì)，但是無(wú)法穿透金屬，雖然有這一性質(zhì)但是實(shí)現(xiàn)時(shí)需要使讀取距離進(jìn)一步降低，并且保證感應(yīng)器離開(kāi)金屬相應(yīng)的距離。3）這一頻段的使用在全球范圍普遍認(rèn)同，并且不存在相應(yīng)的限制。5）此頻段下降速度相對(duì)較快，但是可以保證讀寫(xiě)區(qū)域的均勻性。6）此系統(tǒng)在避免沖撞方面表現(xiàn)良好，能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)電子標(biāo)簽的閱讀。7）保證相關(guān)數(shù)據(jù)信息的錄入。8）同低頻相比數(shù)據(jù)傳輸速度更快，并且價(jià)格相對(duì)低廉。

主要應(yīng)用：一般而言應(yīng)當(dāng)保證中頻標(biāo)簽的閱讀速度在一米以內(nèi)。中頻標(biāo)簽可以制備成卡狀，從而在電子車片、身份證件以及物業(yè)管理和門(mén)禁中加以使用。其應(yīng)用范圍相對(duì)較廣，除了上述的系統(tǒng)之外，還可以在三表預(yù)收費(fèi)系統(tǒng)和大型會(huì)議人員通道和智能貨架的管理方面加以運(yùn)用。

（3）超高頻（工作頻率為到之間）。超高系統(tǒng)可以借助電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)能力傳輸。通常來(lái)講，電廠的能量并非以較快的速度下降，但是對(duì)應(yīng)區(qū)域的有效性無(wú)法保證。相對(duì)而言這一頻段的讀取距離更遠(yuǎn)，甚至可以達(dá)到十米左右，并且想要實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程也需要電容耦合的形式。

特性：1）此頻段，并沒(méi)有完全一致的定義，其中歐洲和亞洲的部分國(guó)家對(duì)其頻率的定位為，而北美地區(qū)對(duì)其進(jìn)行的定位為到之間，日本針對(duì)這一頻段的實(shí)際定位是在到之間。此頻段波長(zhǎng)可以達(dá)到左右。2）當(dāng)前對(duì)這一頻段輸出具有的定義為，美國(guó)是4W，歐洲地區(qū)為。對(duì)于歐洲而言，其限制可能會(huì)進(jìn)一步上升到。3）相對(duì)較高的頻段難以通過(guò)多種材料，包括水、灰塵以及霧等懸浮顆粒物。比較高頻段以及超高頻段的標(biāo)簽不難發(fā)現(xiàn)，此頻段電子標(biāo)簽不需要保證和金屬產(chǎn)生分離。4）通常來(lái)講，電子標(biāo)簽共有兩種不同天線方式，其一是長(zhǎng)條形，其二是標(biāo)簽形。并且也存在線性以及圓極化兩種方式，應(yīng)用角度不同。5）相比于其它頻段，這一頻段在讀取距離上展現(xiàn)了優(yōu)勢(shì)性，但是同樣的難以定義相關(guān)區(qū)域。6）數(shù)據(jù)的傳輸速率相對(duì)較高，可以在比較短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)多個(gè)電子標(biāo)簽的閱讀。

適應(yīng)領(lǐng)域：供應(yīng)鏈管理和應(yīng)用，生產(chǎn)流程中的自動(dòng)化運(yùn)行管理、骯空包裹以及集裝箱的使用管理，后勤服務(wù)管理系統(tǒng)的應(yīng)用；對(duì)于超高頻產(chǎn)品能夠在未來(lái)發(fā)揮的作用是毋庸置疑的。舉例來(lái)說(shuō)，如，，美國(guó)國(guó)防部和麥德龍超市相應(yīng)的都會(huì)在其供應(yīng)鏈中推崇相應(yīng)的技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]中科院自動(dòng)化所RFID研究中心田利梅關(guān)強(qiáng).RFID系統(tǒng)中的頻段特點(diǎn)及主要應(yīng)用領(lǐng)域[N].計(jì)算機(jī)世界，2005，07（18）：B07.

[2]李富玉，李浙昆.射頻識(shí)別（RFID）系統(tǒng)的頻段特性及其應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J].科技咨詢導(dǎo)報(bào)，2007（09）：1+3.

作者簡(jiǎn)介：沈永成（1990-），男，江蘇如皋人，本科，助理工程師，從事微波射頻方面的研究。