射頻頻譜

無線電波

電磁波譜由利用電磁能量產(chǎn)生的各種波頻率組成。無線電波本質(zhì)上是一種穿越空間的擾動，將能量從一個地方傳遞到另一個地方。無線電波是振蕩的，能量在傳播過程中強(qiáng)度不斷升降。這種振蕩通常表現(xiàn)為由峰值（高點）和低谷（低點）組成的波浪形態(tài)。從谷到谷或峰到峰的路徑被視為完整的波周期，每秒內(nèi)發(fā)生的周期數(shù)稱為波的振蕩率。

無線電波由頻率和波長來表征。頻率以赫茲為單位，一赫茲等于每秒一個完整的波周期;因此，頻率依賴于波的振蕩率。

波長

在射頻頻譜的無線電波子集內(nèi)，有六個指定的頻段：

• 極低頻
• 低頻
• 中頻
• 高頻
• 超高頻
• 極高頻

從光譜的左側(cè)開始，向右移動，波長逐漸減小。極低頻（VLF）是頻譜左側(cè)的第一個頻率范圍，平均波長約為55,000米。這意味著從一個峰值到另一個峰（或一個槽）的極低頻波平均距離為55,000米，相當(dāng)于大約500個美國橄欖球場的疊加。由于無線電波長與數(shù)據(jù)傳輸速度相關(guān)（即波長越長，數(shù)據(jù)傳輸越慢，反之亦然），極低頻波會導(dǎo)致讀取率非常低;因此，極低頻頻在RFID應(yīng)用中并不常見。

在無線電波段的八個頻率中，有三個通常用于RFID應(yīng)用：

• 低頻（LF）
• 高頻（HF）
• 超高頻（UHF）

低頻

1.關(guān)于

低頻段（LF）在30 kHz到300 kHz之間，長波長約為2400米。由于該頻段上通信多種信號類型，低頻射頻識別系統(tǒng)僅允許使用125至134 kHz之間的小范圍。長使低頻波能夠穿透金屬和水，這在該頻段是獨有的。

雖然低頻RFID波長較長，但讀取范圍比高頻和超高頻RFID短——在理想條件下僅可從幾厘米延伸至約50厘米。短讀段是由于依賴磁耦合。

LF標(biāo)簽通常比HF和UHFRFID標(biāo)簽更貴，但價格因類型和應(yīng)用而異。通常，它們的價格在每個標(biāo)簽的0.70美元到20美元之間，且完全通過磁性耦合供電——這意味著根據(jù)應(yīng)用的磨損情況，它們可以無限期使用。它們有各種形狀和尺寸，但所有標(biāo)簽都使用相同類型的磁耦合來供電和通信。這些標(biāo)簽的讀取速率也相對較慢，因為傳輸數(shù)據(jù)速率非常低，讀取器接收和解碼標(biāo)簽信號的時間更長。

根據(jù)應(yīng)用不同，光頻天線/RFID讀卡器組合可選擇，價格通常從幾百美元到一千美元不等。與其他RFID標(biāo)簽不同，LF標(biāo)簽沒有安全標(biāo)準(zhǔn)，因此不推薦用于要求加密通信的應(yīng)用。

2.應(yīng)用

LF RFID系統(tǒng)最常用于動物追蹤應(yīng)用（如寵物標(biāo)記和家畜識別），但也應(yīng)用于部分門禁控制應(yīng)用。LF標(biāo)簽非常適合動物追蹤應(yīng)用，因為它們可以輕松穿透動物體內(nèi)（含水）。

高頻

1.關(guān)于

射頻頻譜的高頻（HF）頻段范圍從3 MHz到30 MHz。高頻波的波長遠(yuǎn)短于低頻波——僅約22米，長度略少于兩輛校車。高頻信號和低頻信號一樣，利用磁耦合在標(biāo)簽與RFID讀卡器/天線之間通信。HF波可以穿透大多數(shù)材料，除了水和致密金屬。像鋁這樣的薄金屬仍然可以貼上HF標(biāo)簽并正常工作。

HF RFID 標(biāo)簽的一般讀取范圍通常從幾厘米到約一米長，具體取決于系統(tǒng)的設(shè)置。

在射頻頻譜的高頻段內(nèi)，近場通信（NFC）是一種由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO，ISO 14443 和 ISO 18000-3）批準(zhǔn)的通信協(xié)議。由于NFC是全球通信標(biāo)準(zhǔn)，因此受監(jiān)管，它在單一頻率上工作——13.56 MHz。作為全球通信標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證且僅在一個頻率上運(yùn)行，使NFC能夠輕松適應(yīng)數(shù)百種應(yīng)用。

HF和NFC標(biāo)簽價格相對較低，但根據(jù)尺寸和形制不同，價格在每個標(biāo)簽大約0.35美元到10美元之間。這些標(biāo)簽通常以標(biāo)簽、卡片或塑料封裝標(biāo)簽的形式送達(dá)，尺寸較小，便于貼在多種不同類型的物品上。HF標(biāo)簽依賴磁耦合作為電源，因此除非因標(biāo)簽?zāi)p而損壞，否則通常能持續(xù)使用整個應(yīng)用壽命。

高頻RFID讀卡器與高頻標(biāo)簽一起使用，成本相對較低，通常不超過幾百美元。NFC標(biāo)簽可以用相同的HF讀卡器讀取，包括任何配備HF/NFC讀卡器的智能手機(jī)。智能手機(jī)讀取的能力使HF/NFC標(biāo)簽在無數(shù)應(yīng)用中廣泛流行。

2.應(yīng)用

HF和NFC RFID應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，來自眾多希望利用RFID技術(shù)解決業(yè)務(wù)問題的公司。NFC在廣告海報、智能產(chǎn)品和品牌/物品互動體驗等營銷應(yīng)用中尤為流行。HF RFID 最常用的應(yīng)用包括門禁控制應(yīng)用、數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用以及部分工單應(yīng)用。

HF RFID標(biāo)簽也被用于美國、挪威、日本、澳大利亞、印度等國家的護(hù)照中。過去曾有人批評護(hù)照中這些標(biāo)簽的安全性，后來通過加裝金屬內(nèi)襯以降低讀取距離，以及需輸入RFID讀卡器讀取標(biāo)簽的密碼來解決。

超高頻

1.關(guān)于

射頻頻譜內(nèi)的超高頻（UHF）頻段范圍為300 MHz至3 GHz;然而，大多數(shù)UHF RFID系統(tǒng)運(yùn)行在860至960 MHz頻段之間。主要例外是433 MHz和2.45 GHz的RFID系統(tǒng)。

UHF RFID系統(tǒng)在這些指定頻段內(nèi)工作，這得益于GS1制定的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)以及各國/地區(qū)制定的頻率監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)是RFID不可或缺的一部分。如果沒有它們：

1. 設(shè)備之間可能會相互干擾，導(dǎo)致無法使用或效率極差，因為它們在爭奪帶寬。
2. 該技術(shù)的廣泛采用將面臨挑戰(zhàn)，因為系統(tǒng)將運(yùn)行在不同的頻段，且協(xié)議/信令標(biāo)準(zhǔn)也不同。

UHF RFID系統(tǒng)不通過磁耦合進(jìn)行通信;相反，它們采用被動背散射調(diào)制，遵循GS1 EPCglobal UHF 1類第二代規(guī)范（該規(guī)范被認(rèn)可為ISO-18000-6C標(biāo)準(zhǔn)）。

UHF波長平均約為33厘米（或一英尺）;但在高頻段，如2.45 GHz，波長可小至12厘米。UHF RFID通常部署于兩種類型的RFID系統(tǒng)中——被動式或主動式。

2.被動UHF RFID技術(shù)

被動UHF RFID系統(tǒng)（與主動UHF RFID系統(tǒng)相比）的定義性質(zhì)在于RFID標(biāo)簽的工作方式。被動UHF RFID標(biāo)簽依賴被動背散射調(diào)制來工作，且沒有額外的電源。簡而言之，這意味著RFID讀取器通過天線發(fā)送能量，作為射頻波傳遞到UHF RFID標(biāo)簽，使它們充滿能量并回應(yīng)讀取器。這種響應(yīng)稱為后向散射，因為標(biāo)簽會將從讀者那里接收到的能量的一部分散射回去。由于標(biāo)簽除了讀取器提供的額外電力外，沒有額外電力可用，這些系統(tǒng)的最大讀取距離約為30米。

由于廣泛采用，UHF RFID被動標(biāo)簽的成本較低。超高頻RFID標(biāo)簽的批量價格可降至每張0.10美元，同時平均讀取范圍為2-5米。UHF RFID被動標(biāo)簽多年來大幅降低成本，使企業(yè)和個人能夠?qū)⒌统杀緲?biāo)簽標(biāo)簽作為一次性資產(chǎn)標(biāo)識。

被動UHF標(biāo)簽對液體和金屬都非常敏感。這是因為超高頻波會反射、折射或吸收到不友好射頻的材料中。盡管在液體和金屬存在下性能下降可能難以克服，但通過分析應(yīng)用環(huán)境并采用技術(shù)克服障礙（如安裝射頻屏蔽和/或使用安裝RFID金屬標(biāo)簽）可以減輕干擾。

被動UHF標(biāo)簽有多種形制，通常細(xì)分為堅固型、高溫型、標(biāo)簽型、高內(nèi)存型等類別。標(biāo)簽通常能持續(xù)應(yīng)用壽命，除非因磨損損壞，且由于不含電池，壽命不受電源依賴。

超高頻射頻射頻系統(tǒng)的硬件需要比高頻和低頻系統(tǒng)設(shè)備更為投入。讀卡器價格從低價讀卡器450美元到堅固手持RFID讀卡器超過2500美元不等。

3.被動UHF射頻識別應(yīng)用

被動UHF RFID系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于數(shù)百種不同領(lǐng)域，如工具跟蹤、IT資產(chǎn)跟蹤、比賽計時和洗衣管理。由于這些標(biāo)簽的長讀取范圍和低成本，這些標(biāo)簽的新應(yīng)用不斷被發(fā)現(xiàn)。

4.主動UHF RFID

主動UHF RFID系統(tǒng)不依賴被動背向散射來工作;相反，它們使用內(nèi)置電池作為電源。由于這些標(biāo)簽內(nèi)置電池，無需RFID讀取器供電;相反，它們會在預(yù)定的間隔主動發(fā)出信標(biāo)信號。這些信標(biāo)會向任何在標(biāo)簽范圍內(nèi)的讀者通報標(biāo)簽的存在。主動RFID讀取器通過標(biāo)簽檢測信標(biāo)，并將其傳遞到主機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理。

主動UHF射頻識別標(biāo)簽由于內(nèi)置電池的特性，讀取范圍可以非常長，信標(biāo)可被100米外的讀卡器檢測到。內(nèi)部電池接收的信號增強(qiáng)功率也幫助這些標(biāo)簽克服通常阻礙射頻波的材料，如金屬和水。某些主動RFID標(biāo)簽經(jīng)過設(shè)計，能夠承受極低溫度和堅固的環(huán)境，甚至能在雪地或土壤中繼續(xù)信標(biāo)。

主動RFID標(biāo)簽相對昂貴，因為它們包含內(nèi)部電池和其他電子元件。根據(jù)其功能（如Wi-Fi、藍(lán)牙、GPS），這些標(biāo)簽的價格為每個標(biāo)簽20美元及以上。主動標(biāo)簽的一個缺點是其壽命有限。由于它們依賴電池供電，這些標(biāo)簽（和電池一樣）只能使用大約3-5年（取決于信標(biāo)速率）。雖然這個時間段對某些應(yīng)用來說效果不錯，但其他應(yīng)用可能需要更換標(biāo)簽。

5.主動 UHF RFID 應(yīng)用

主動UHF射頻識別應(yīng)用常用于石油天然氣、交通運(yùn)輸和車輛跟蹤等行業(yè)。由于有激活標(biāo)簽信標(biāo)，它們在移動時更容易讀取，非常適合追蹤貨柜和車輛。此外，管道和建筑設(shè)備等跟蹤物品是主動射頻識別（RFID）中較受歡迎的用途之一，因為停放場涵蓋了非常大的區(qū)域。主動標(biāo)簽可以安裝在戶外的材料和大型資產(chǎn)上，并由手持或車載讀取器讀取，以獲取其位置信息。

選擇方法

為了選擇最適合特定系統(tǒng)的RFID類型，需要考慮某些要求，如讀取范圍、數(shù)據(jù)傳輸速率、可用功能等。分析頻率、標(biāo)簽和硬件選項的一個方便方法是回答關(guān)于應(yīng)用的問題。例如：

• 你的申請是什么？
• 有沒有什么極端的環(huán)境因素需要考慮？
• 需要什么類型的讀取范圍？
• 被標(biāo)記的物品由哪種材料組成？
• 你有標(biāo)簽尺寸限制嗎？

想了解更多關(guān)于選擇RFID硬件及其部署的信息，請閱讀我們的RFID資源。如果您有任何問題，請隨時聯(lián)系我們。