详解衡量无线射频RFID的基本参数
【IT168 专稿】可以用来衡量无线射频识别技术的技术参数比较多,包括使用的频率、读头的发射功率、识别距离的远近、执行的协议标准、识别速度、数据传输速率、芯片内存大小、标签封装标准、识别速率、可同时识别的标签数、防冲撞性能及其他一些非量化性能(如可读写性能和接口形式)等。这些技术参数有的是相互影响和相互制约的,如识别距离就可以表示成若干个其他参数的集合函数。
针对标签的技术参数有:标签的能量需求、标签的读写速度、标签的封装形式、标签的内存、标签的工作频率、标签的传输速率和标签的数据安全性等。
标签的能量需求,指的是激活标签芯片电路所需要的能量范围。在一定距离内的标签,激活能量太小就无法激活。
标签的传输速率指的是标签向读头反馈所携带的数据的传输速度以及接收来自读头的写入数据命令的速率。
标签的读写速度由标签被读头识别和写入的时间决定,一般为毫秒极,国此UHF标签的识别速度可以达到1~100m/s,即可高达360km/h的速度。
标签的工作频率指的是标签工作时所采用的频率,即低频、中频、高频、超高频或微波等。
标签的内存指的是电子标签携带的可供写入数据的内存量,一般可以达到1KB(1024bit)的数据量。
标签的封装形式主要取决于标签天线的形状,不同的天线可以封装成不同的标签形式,运用在不同的场合,具有不同的识别性能。
针对读头的技术参数有:读头的工作频率、读头是否可调、读头的输出功率、读头的传输速率和读头的输出端口形式等。
下面将简单介绍系统工作频率和作用距离。
1、工作频率
射频系统的工作频率是射频识别技术系统最基本的技术参数之一。工作频率的选择在很大程度上决定了射频标签的应用范围、技术可行性以及系统成本的高低。射频识别系统归根结底是一种无线电传播系统,必须占据一定的无线通信信道。在无线通信信道中,射频信号只能以电磁耦合或者电磁波传播的形式表现出来。因此,射频系统的工作性能必定受到电磁波空间传输特性的影响。
在日常生活中,电磁波无处不在。飞机的导航、电台的广播和军事应用等,无处不用到电磁波。美国国家和地区都对电磁频率的使用进行了许可证制度管理,在中国由国家无线电管理委员会(简称无委会)进行归口管理。因此,无线电产品的生产和使用都必须符合国家的许可。
射频识别系统属于无线电的应用范畴,因此,其使用不能干扰到其他系统的正常工作。工业、科学和医疗使用的频率范围(ISM, Industrial, Science, Medical)通常是局部的无线电通信频段,因此,通常情况下,无线射频识别使用的频段也是ISM频段。
电磁波在物理特性上,从识别距离、穿透能力等特性来看,不同射频频率的表现存在较大的差异。特别是在低频和高频两个频段的特性上,具有很大的不同。即低频具有较强的穿透能力,能够穿透水、金属、动物(包括人的躯体)等导体材料,但是在同样功率下,传播的距离非常近,另外,由于频率低,可以利用的频带窄,数据传输速率较低,信噪比低,容易受干扰。
相对低频段而言,要得到相同的传输效果,高频系统发射功率较小,设备较简单,成本较低。与低频相比,高系统数据传播速率较高,无低频的信噪比限制,但是,其绕射能力或者穿透性较差,很容易被水等导体媒介所吸收,因此,对于可导障碍物的敏感性很强。
如何利用它们各自的长处来设计识别距离较远又具有较强穿透能力的产品,这就用到了所谓的双频技术。
双频产品,既具有低频的穿透能力,又有高频的识别距离和通信速度,能够广泛地运用在动物识别和有导体材料干扰的环境及潮湿的环境等场合。
2、作用距离
无线射频识别系统的作用距离指系统的有效识别距离。影响读头可以识别到标签距离的因素很多,包括读头的射频发射功率、系统工作的频率和标签的封装形式等。
其他条件相同时,低频系统识别距离最短,其次是高频、微波,最远的是超高频系统。标签芯片可以设计成全频段的,因此,只要读头频率发生改变,系统工作频率也会随之改变。
RFID系统的有效识别距离和读头模块的射频发射功率(通过天线发射)成正比。发射功率越大,识别距离越远。但是电磁波产生的辐射超过一定的范围就会对环境和人体产生有害的影响,即电磁污染。因此,在电磁功率方面发布遵循一定的功率标准。
标签的封装形式地是识别距离的主要因素之一。标签天线越大,即标签穿过读头有效识读区域时所获取的磁通量越大,储存的能量越多,对电磁场边缘的空没事越不敏感,所以,即使在读头识读区域边缘也能有效识别场区内的标签。