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LF/HF/UHF/2.4G的特性和典型应用

奇迹R 87

前言:

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目前,RFID主要划分为:低频(LF),高频(HF),超高频(UHF),有源(2.4G)。不同的频段,有着不一样的物理特性,应用在不同的场合中。

下面我们来详细介绍下RFID在不同工作频率产品的特性以及它的主要的应用场合。

RFID感应标签类别分为无源和有源两种方式,其中低频(LF),高频(HF),超高频(UHF)属于无源,2.4 G的标签属于有源。无源与有源的区别在于标签是否带电池供电。

一、低频LF(从125KHz到134KHz)  RFID技术最早是在低频的范围到广泛的应用和推广。该频率主要是通过电感耦合的方式进行工作,也就是在读写器线圈和标签线圈间存在着变压器耦合作用.通过读写器交变场的作用在标签天线中感应的电压被整流,可作供电电压使用.磁场区域能够很好的被定义,但是场强下降的太快。  

低频的主要特性:

1. 工作在低频的标签的一般工作频率从120KHz到134KHz, TI的工作频率为134.2KHz。该频段的波长大约为2500m.

2. 除了金属材料影响外,一般低频能够穿过任意材料的物品而不降低它的读取距离。

3. 工作在低频的读写器在全球没有任何特殊的许可限制。

4. 低频产品有不同的封装形式。好的封装形式有10年以上的使用寿命。

5. 虽然该频率的磁场区域下降很快,但是能够产生相对均匀的读写区域。

6. 相对于其他频段的RFID产品,该频段数据传输速率比较慢,一般只针对单标签识别应用场合,不适用于同时多标签快速识别的应用。

7. 标签的价格相对于其他频段来说要贵。

低频LF主要应用:

1.畜牧业的管理系统

2.汽车防盗和无钥匙开门系统的应用

3.马拉松赛跑系统的应用

4.自动加油系统的应用

5.酒店门锁系统的应用

6.门禁和安全管理系统  

符合的国际标准:a) ISO 11784 RFID畜牧业的应用-编码结构b) ISO 11785 RFID畜牧业的应用-技术理论c) ISO 14223-1 RFID畜牧业的应用-空气接口d) ISO 14223-2 RFID畜牧业的应用-协议定义e) ISO 18000-2定义低频的物理层、防冲撞和通讯协议f) DIN 30745主要是欧洲对垃圾管理应用定义的标准  

二、高频HF(工作频率为13.56MHz)  在该频率的标签不再需要线圈进行绕制,可以通过腐蚀或者印刷的方式制作天线。标签一般通过负载调制的方式进行工作。也就是通过标签上的负载电阻的接通和断开促使读写器天线上的电压发生变化,实现用远距离标签对天线电压进行振幅调制。如果人们通过数据控制负载电压的接通和断开,那么这些数据就能够从标签传输到读写器。  

特性:

1. 工作频率为13.56MHz,该频率的波长大概为22m。

2. .除了金属材料外,该频率的波长可以穿过大多数的材料,但是往往会降低读取距离。感应器需要离开金属一段距离。

3. 该频段在全球都得到认可并没有特殊的限制。

4. 虽然该频率的磁场区域下降很快,但是能够产生相对均匀的读写区域。

5. 该系统具有防冲撞特性,可以同时读取多个电子标签。

6. 可以把某些数据信息写入标签中。

7. 数据传输速率比低频要快,价格不是很贵。  

主要应用:

1.图书管理系统的应用

2.瓦斯钢瓶的管理应用

3.服装生产线和物流系统的管理和应用

4.三表预收费系统

5.酒店门锁的管理和应用

6.大型会议人员通道系统

7.固定资产的管理系统

8.医药物流系统的管理和应用

9.智能货架的管理  

符合的国际标准:

1. ISO/IEC 14443近耦合IC卡,最大的读取距离为10cm.

2. ISO/IEC 15693属耦合IC卡,最大的读取距离为1m.

3. ISO/IEC 18000-3该标准定义了13.56MHz系统的物理层,防冲撞算法和通讯协议。

4. 13.56MHz ISM Band Class 1定义13.56MHz符合EPC的接口定义。  

三、超高频 UHF(工作频率为860MHz到960MHz之间)  超高频系统通过电场来传输能量。电场的能量下降的不是很快,但是读取的区域不是很好进行定义。该频段读取距离比较远,最远可达30m以上,不过主要应用场在于10 M以内。主要是通过电容耦合的方式进行实现。  特性:

1.在该频段,全球的定义不是很相同-欧洲和部分亚洲定义的频率为868MHz,北美定义的频段为902到905MHz之间,在日本建议的频段为950到956之间。该频段的波长大概为30cm左右。

2.目前,该频段功率输出目前统一的定义(美国定义为4W,欧洲定义为500mW)。可能欧洲限制会上升到2W EIRP。

3.超高频频段的电波不能通过许多材料,特别是水,灰尘,雾等悬浮颗粒物资。相对于高频的电子标签来说,该频段的电子标签不需要和金属分开来。

4.电子标签的天线可以设计成多种形式。天线有线极化、圆极化和三维等三种设计,满足不同应用的需求。

5.该频段有好的读取距离,但是对读取区域很难进行定义,容易受环境干扰。

6.有很高的数据传输速率,在很短的时间可以读取大量的电子标签。

7.标签可制作成多种形式,适用于不同的应用环境,特别是一些工业应用环境。

 主要应用:

1.供应链上的管理和应用

2.生产线自动化的管理和应用

3.航空包裹的管理和应用

4.集装箱的管理和应用

5.铁路包裹的管理和应用

6.后勤管理系统的应用 

7.车辆管理系统的应用

8.物流管理系统的应用

9.资产管理系统的应用

10.防伪防窜货管理系统的应用 

11.枪支管理系统应用

12.文件,档案管理系统应用

13.图书管理系统的应用

14.药品管理系统的应用

15.矿井安全管理系统的应用

16.建筑工地管理系统的应用

17.服装管理系统的应用

符合的国际标准:

1. ISO/IEC 18000-6定义了超高频的物理层和通讯协议;空气接口定义了Type A和Type B两部分;支持可读和可写操作。

2. EPCglobal定义了电子物品编码的结构和甚高频的空气接口以及通讯的协议。例如:Class 0, Class 1, UHF Gen2。

3. Ubiquitous ID日本的组织,定义了UID编码结构和通信管理协议。

超高频的产品应用范围潜力非常巨大,也是目前重点发展的方向,随着技术的不断完善,不久的将来,应用将会发生质的飞跃。

四、有源RFID技术(2.45GHz、5.8G)  有源RFID具备低发射功率、通信距离长、传输数据量大,可靠性高等特点,与无源RFID相比,在技术上的优势非常明显。

特性:

1. 有源标签,也称为主动标签,自身带有电池供电,读/写距离较远,最远距离可达几公里。

2. 因内置电池,标签体积较大,与无源电子标签相比成本更高;

3. 标签有使用期限,主要电池不能长久使用,随着标签内电池电力的消耗,数据传输的距离会越来越小,电池耗完,即停止工作。

4. 标签不能在高温或低温下工作

5. 系统的一致性较差,无法控制,不同厂家协议不通用,通常情况下,在哪家厂买的读写器,只能使用他们的电子标签。

主要应用:

1. 监狱人员定位系统

2. 停车场智能管理系统

3. 景区人员定位,导游带队系统

4. 市政井盖管理系统

5. 家校通管理系统

6. 老人院管理系统

7. 港口船舶管理系统

射频识别技术(RFID,Radio Frequency Identification)实际上是自动识别技术(AEI,Automatic Equipment Identification)在无线电技术方面的具体应用与发展。该项技术的基本思想是,通过采用一些先进的技术手段,实现人们对各类物体或设备(人员、物品)在不同状态(移动、静止或恶劣环境)下的自动识别和管理。RFID射频识别作为一种新兴的自动识别技术,在各行各业都拥有着巨大的发展潜力。 

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