使用合适的频率设计RFID系统的方案

1.前言

     射频识别(radio frequency identification，以下简称RFID)是一种将数据存储在电子数据载体(如集成电路)上，并通过磁场或电磁场以无线方式进行应答器 / 标签(Transponder/Tag)和询问器 /读写器(Interrogator/Reader)之间双向通信，从而达到识别目的并交换数据的新兴技术该技术能实现多目标识别和运动目标识别;具有抗恶劣环境、高准确性、安全性、灵活性和可扩展性等诸多优点;便于通过互联网实现物品跟踪和物流管理，因而受到广泛的关注。因此，RFID 被公认为本世纪最有发展前途的10项技术之一。

     RFID 系统实事上已经存在和发展了几十年，从供电状态来看可以分为"有源"和"无源"两大类;从工作频率来看，可以分为低频(125KHz~135KHz),高频(13.56MHz)，超高频,微波(2.45GHz,5.8GHz)等几大类。不同的射频识别系统的硬件价格差别是巨大的，而系统本身的特性也各不相同，系统的成熟度也有所不同。很多问题，甚至连业内人员也不能轻易给出一个明确的解答因此用户在选择射频识别技术的时候常常觉得无所适从。笔者结合自身的开发和应用经验，同时在参考了相关的应用资料和技术数据基础上，力图通过本文给读者一个较为全面和客观的认识，希望能够给用户在选择合适频率的射频识别系统时提供一些帮助。

2 不同频段 RFID 技术特性简述

2.1 低频(Low Frequency) ：

    使用的频段范围为 1 0 K H z ~ 1 M H z ，常见的主要规格有125KHz、135KHz 等。一般这个频段的电子标签都是被动式的，通过电感耦合方式进行能量供应和数据传输。低频的最大的优点在于其标签靠近金属或液体的物品上时标签受到的影响较小，同时低频系统非常成熟，读写设备的价格低廉。但缺点是读取距离短、无法同时进行多标签读取( 抗冲突) 以及信息量较低，一般的存储容量在 128 位到 512 位。主要应用于门禁系统、动物芯片、汽车防盗器和玩具等。虽然低频系统成熟，读写设备价格低廉，但是由于其谐振频率低，标签需要制作电感值很大的绕线电感，并常常需要封装片外谐振电容，其标签的成本反而比其他频段高。

2.2 高频(High Frequency)：

    使用的频段范围为 1MHz~400MHz，常见的主要规格为 13.156MHz这个 ISM 频段。这个频段的标签还是以被动式为主，也是通过电感耦合方式进行能量供应和数据传输。这个频段中最大的应用就是我们所熟知的非接触式智能卡。和低频相较，其传输速度较快，通常在100kbps 以上，且可进行多标签辨识(各个国际标准都有成熟的抗冲突机制)。该频段的系统得益于非接触式智能卡的应用和普及，系统也比较成熟，读写设备的价格较低。产品最丰富，存储容量从 128 位到8K 以上字节都有，而且可以支持很高的安全特性，从最简单的写锁定，到流加密，甚至是加密协处理器都有集成。一般应用于身份识别、图书馆管理、产品管理等。安全性要求较高的RFID 应用，目前该频段是唯一选择。

2.3 超高频(Ultra High Frequency)：

    使用的频段范围为 400MHz~1GHz，常见的主要规格有 433MHz、868~950MHz。这个频段通过电磁波方式进行能量和信息的传输。主动式和被动式的应用在这个频段都很常见，被动式标签读取距离约3 ~ 1 0 m 传输速率较快，一般也可以达到100kbps 左右，而且因为天线可采用蚀刻或印刷的方式制造，因此成本相对较低。由于读取距离较远、信息传输速率较快，而且可以同时进行大数量标签的读取与辨识，因此特别适用于物流和供应链管理等领域。但是，这个频段的缺点是在金属与液体的物品上的应用较不理想同时系统还不成熟，读写设备的价格非常昂贵，应用和维护的成本也很高。此外，该频段的安全性特性一般，不适合安全性要求高的应用领域。

2.4 微波(Microwave)：

    使用的频段范围为 1GHz 以上，常见的规格有 2.45GHz、5.8GHz。微波频段的特性与应用和超高频段相似，读取距离约为 2 公尺，但是对于环境的敏感性较高。由于其频率高于超高频，标签的尺寸可以做得比超高频更小，但水对该频段信号的衰减较超高频更高，同时工作距离也比超高频更小。

   一般应用于行李追踪、物品管理、供应链管理…等。

2.5 根据应用选择合适频段的射频识别技术

    前一部分中，我们已经简要介绍了各个频段的射频识别技术的特点。这一部分中我们将重点说明如何来选择合适的射频识别技术。

    第一，一个射频识别系统的成本，包含硬件成本、软件成本和集成成本等。而