使用合适的频率设计RFID系统的方案

硬件成本不仅仅包括读写器和标签的成本，还包括安装成本。很多时候，应用和数据管理软件和集成是整个应用的主要成本。如果从成本出发考虑，一定要根据系统的整体成本进行，而不仅仅局限于硬件，如标签的价格。这里，我们不进一步讨论和分析这部分的问题，但读者需要对此有一个了解和认识。下面我们主要讨论从技术层面来看，如何选择合适的频段。

    第二，我们知道，即使是在同一个频段内的射频识别系统，其通信距离也是差异很大的。因为通信距离通常依赖于天线设计、读写器输出功率、标签芯片功耗和读写器接收灵敏度等等。我们不能够简单地认为某一个频段的射频识别系统的工作距离大于另一个频段的射频识别系统。

    第三，虽然理想的射频识别系统是长工作距离，高传输速率和低功耗的。然而，现实的情况下这种理想的射频系统是不存在的，高的数据传输率只能在相对较近的距离下实现。反之，如果要提高通信距离，就需要降低数据传输率。所以我们如果要选用通信距离远的射频识别技术，就必须牺牲通信速率。选择频段的过程常常是一种折中的过程。

    第四，除了考虑通信距离以外，在我们选择一个射频系统时，通常还要考虑存储器容量、安全特性等因素。根据这些应用需求，才能够确定适合的射频识别频段和解决方案。从现有的解决方案来看，超高频和微波射频识别系统的操作距离最大(可以达到 3 到 1 0 米)，并具有较快的通信速率，但是为了降低标签芯片的功耗和复杂度，并不实现复杂的安全机制，仅限于写锁定和密码保护等简单安全机制。而且，该频段的电磁波能量在水中衰减严重，所以对于跟踪动物(体内含超过 50% 的水)、含有液体的药品等是不合适的。低频和高频系统的读写距离较小，通常不超过一米。高频频段为技术成熟的非接触式智能卡采用，非接触式智能卡能够支持大的存储器容量和复杂的安全算法。如前所述，囿于通信速率和安全性需求，非接触式智能卡的工作距离一般在10cm 左右。高频频段中的 ISO15693 规范通过降低通信速率使通信距离加大，通过大尺寸天线和大功率读写器，工作距离可以达到 1 米以上。低频频段由于载波频率低，比高频13.56MHz 低 100 倍以上，因此通信速率最低，而且通常不支持多标签的读取。

3 案例分析

3 . 1 动物跟踪管理

    动物跟踪和管理传统上是采用低频频段的射频识别技术，并且有国际规范规范编码及空间信号接口，相应的国际规范分别为ISO11784 和 ISO11785。由于高频和低频的射频识别技术各有优缺点，所以现在国际上关于动物跟踪管理的频段也存在着争论。支持采用低频技术方案的理由主要有：

(1)事实上存在的国际规范，兼容性要求。

(2)如果采用单天线的解决方案，通常低频系统比高频系统的读写距离要大 20% 到 30%。因为低频系统的数据率低，所以标签芯片的功耗可以做到微瓦以下。

(3)虽然低频系统的数据传输速率低，但是鉴于其信号的强壮性，在实际应用中读取效率并不低。

(4)低频系统可以穿透动物组织，是植入式的电子标签唯一的频率选择。而支持高频技术方案的理由

主要有：

(1)国际标准 ISO11784 的动物编码方式完全可以实现在高频和超高频频段的解决方案中，在应用和系统的层面看来并不存在区别。

(2)由于频率差异，低频标签需要绕制绕线电感来构成标签天线，制作标签的成本要高于高频标签。高频标签对于信用卡大小的尺寸来说，通常只须绕制 3 圈左右，而且可以采用低成本的印刷工艺。高频标签的整体成本更低。这一点是公认的事实。

(3)如果实现合理，高频系统也能够取得和低频系统相当的读写距离。而且高频读写器可以通过门式天线来控制作用范围，利于准确而快速地实现数据采集。

(4)完备的抗冲突机制，可以快速而准确地实现多目标读取。效率和准确性都要高于采用低频手持机进行数据采集。

(5)高频的频率使用已经成为全球统一的规范，采用高频系统在世界各地都不会面临兼容问题。编者更加支持在生猪等不需植入 RFID 的动物跟踪管理中采用高频的技术方案。主要原因是基于系统的成本考虑。我国的农产品价格和利润空间都非常低，在生猪等动物跟踪管理中硬件的消耗成本主要来自于标签。从降低这部分成本出发应该采用高频技术。同时，考虑到生猪养殖等生产单位通常不具备宽带连接电子标签上有可能不仅仅存放一个标号信息，也可能存放一定的相关数据。而高频解决方案中常见的存储空间可以达到1k 位以上。其次，目前我国主要的 RFID基础设施是基于高频技术的，采用兼容的技术系统在安装成本和