淺析RFID電子標(biāo)簽不同類型分類方式和區(qū)別

        RFID電子標(biāo)簽是一種智能識(shí)別技術(shù)的裝置，它廣泛應(yīng)用于物流、庫(kù)存管理、無人售貨、軍事等領(lǐng)域。根據(jù)其封裝形式和材料等不同特征，可將其分為不同類型，如卡式電子標(biāo)簽、標(biāo)簽貼片、金屬電子標(biāo)簽和現(xiàn)成封裝電子標(biāo)簽等。卡式電子標(biāo)簽通常用于門禁、接觸式付款等場(chǎng)合；標(biāo)簽貼片可在產(chǎn)品包裝過程中直接粘貼于貨物上；金屬電子標(biāo)簽主要用于物流行業(yè)和環(huán)境監(jiān)測(cè)等場(chǎng)合；現(xiàn)成封裝電子標(biāo)簽則能夠滿足不同封裝需要，常應(yīng)用于航空航天等領(lǐng)域。通過對(duì)RFID電子標(biāo)簽不同類型的分類和了解，有助于更好地應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)和生活中。

一、RFID電子標(biāo)簽按通信方式分類

1、同頻通信電子標(biāo)簽

同頻通信電子標(biāo)簽，是指工作頻率與射頻讀寫器工作頻率一致的射頻電子標(biāo)簽，比如 RFID標(biāo)準(zhǔn)中的AIR2、2 AS等。

同頻通信電子標(biāo)簽根據(jù)其工作原理不同，又可分為兩種：一種是利用電磁感應(yīng)原理，發(fā)射電子標(biāo)簽中存儲(chǔ)的特定頻率的電磁波信號(hào)；另一種是利用耦合（耦合方式不同，有外接耦合元件和內(nèi)嵌耦合元件之分），發(fā)射電子標(biāo)簽中存儲(chǔ)的特定頻率的電磁波信號(hào)，并將接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，并與被識(shí)讀對(duì)象的地址信息進(jìn)行比對(duì)后完成識(shí)別。

同頻通信電子標(biāo)簽具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

①識(shí)別速度快，其數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)6~9 Mbit/s。

②數(shù)據(jù)容量大。

③可同時(shí)識(shí)別多個(gè)電子標(biāo)簽。

2、異頻通信

異頻通信是指電子標(biāo)簽與讀寫器之間采用頻率相反的載波進(jìn)行通信，由于要保持同頻，因此發(fā)射功率必須很大。在異頻通信中，每個(gè)電子標(biāo)簽具有自己獨(dú)立的頻率，各自使用不同的發(fā)射功率，因此系統(tǒng)可以根據(jù)需求靈活配置發(fā)射功率，設(shè)計(jì)靈活。在異頻通信系統(tǒng)中，為了防止干擾，必須采用兩種以上的工作頻率。通常是用同一種頻段中的兩個(gè)頻率來實(shí)現(xiàn)不同功能。

異頻通信技術(shù)在應(yīng)用時(shí)要求標(biāo)簽的發(fā)射功率很大，但由于成本較高、抗噪聲能力差等原因，在實(shí)際應(yīng)用中受到了很大限制。因此在異頻通信中采用了跳頻技術(shù)作為擴(kuò)頻方式以實(shí)現(xiàn)較低的發(fā)射功率。

3、低頻通信

低頻 RFID應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)象是物品，例如汽車、服裝、牲畜、圖書等，這些物品在各種環(huán)境中的信號(hào)都比較強(qiáng)，使用低頻 RFID可以在這些環(huán)境中工作。低頻 RFID應(yīng)用系統(tǒng)通常采用低頻通信技術(shù)來進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信，但低頻標(biāo)簽對(duì)標(biāo)簽天線的要求比較高，由于低頻標(biāo)簽具有較高的能量消耗，并且其在工作時(shí)需要和 RFID讀寫器之間保持一定的距離，因此在使用時(shí)對(duì)天線和讀寫器的要求比較高。目前世界上還沒有一種技術(shù)可以完全取代低頻 RFID技術(shù)。

典型的低頻 RFID應(yīng)用系統(tǒng)包括：

①智能倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)

②交通控制和收費(fèi)系統(tǒng)

③電子貨幣和自動(dòng)識(shí)別技術(shù)（AIM）

④零售和分銷系統(tǒng)

4、高頻通信

高頻（High Frequency, HFF） RFID標(biāo)簽主要是用于對(duì)人或者物品進(jìn)行追蹤、識(shí)別、定位等。

通常情況下， HFF RFID標(biāo)簽由一個(gè)射頻模塊和一個(gè)天線組成，標(biāo)簽的天線部分一般是在閱讀器工作頻率范圍內(nèi)。

射頻模塊（radio module）：負(fù)責(zé)發(fā)送和接收信息，可以是數(shù)字信號(hào)或者模擬信號(hào)。

天線部分：將射頻卡中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到卡中存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)區(qū)，可以是只讀數(shù)據(jù)，也可以是讀寫數(shù)據(jù)。

射頻模塊一般為12V或24V直流供電，也可為12V或24V直流相結(jié)合的供電方式。

天線部分：天線一般為陶瓷材料，可以是內(nèi)置或外置。

5、超高頻通信

工作頻段：超高頻（UHF）頻段，主要應(yīng)用于有源 RFID系統(tǒng)。

工作模式：發(fā)射功率高達(dá)100 dBm，在標(biāo)簽的發(fā)射頻率范圍內(nèi)，標(biāo)簽和讀寫器之間直接通信。

讀寫距離：最大可達(dá)10m。

讀取范圍：識(shí)別距離較遠(yuǎn)。

射頻信號(hào)傳輸方式：由標(biāo)簽和讀寫器間的射頻信號(hào)傳輸構(gòu)成，其工作原理與普通的 RFID系統(tǒng)基本相同。

適用環(huán)境：一般用于倉(cāng)庫(kù)管理、資產(chǎn)管理、車輛管理等，要求標(biāo)簽具有很強(qiáng)的耐振動(dòng)和耐高溫特性。

主要缺點(diǎn)：距離較遠(yuǎn)，功耗較大，容易受環(huán)境因素影響，標(biāo)簽在被讀寫器讀取時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的電磁干擾。

二、RFID按電子標(biāo)簽工作頻率分類

1、低頻

在低頻范圍內(nèi)，電子標(biāo)簽與讀寫器之間的通信是通過電磁感應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的，其能量是以電磁波的形式傳送給讀寫器。此頻段的 RFID標(biāo)簽具有較高的抗污染能力、較低的頻率衰減、較高的數(shù)據(jù)容量以及良好的數(shù)據(jù)安全性。

低頻 RFID技術(shù)是通過電磁感應(yīng)來實(shí)現(xiàn)通信的，因此其標(biāo)簽天線一般為電感耦合方式，其發(fā)射功率比較小，在標(biāo)簽與讀寫器之間存在一個(gè)能量傳遞過程，在此過程中能量會(huì)不斷衰減，因此通信距離相對(duì)較短，一般為10~20 cm。另外，由于低頻 RFID工作在低頻范圍內(nèi)，其射頻信號(hào)與高頻信號(hào)相比要弱很多，因此也導(dǎo)致了其標(biāo)簽功耗比較大。

2、高頻

RFID讀取器（標(biāo)簽）：只能讀取電子標(biāo)簽里面存儲(chǔ)的信息，而不能讀取其本身的信息。

RFID閱讀器（標(biāo)簽）：可以讀寫電子標(biāo)簽中的信息，但無法更改其內(nèi)容。

RFID讀寫器（標(biāo)簽）：能讀取多個(gè)電子標(biāo)簽中存儲(chǔ)的信息，可以更改其內(nèi)容，還能使用讀寫器操作數(shù)據(jù)，可以使用各種接口和計(jì)算機(jī)通信。

RFID讀寫器（標(biāo)簽）與閱讀器之間的通信方式：射頻卡讀寫器和 RFID閱讀器之間的通信方式是通過射頻信號(hào)進(jìn)行雙向通信。

射頻識(shí)別系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)對(duì) RFID閱讀器和讀寫器之間的控制和數(shù)據(jù)交換，且能夠同時(shí)識(shí)別多個(gè)射頻目標(biāo)。

3、超高頻

工作頻率： UHF,915 MHz,928 MHz。

工作體制：超高頻有兩種方式，一種是同步工作方式，也就是標(biāo)簽以自身的載波之時(shí)鐘同步接收讀寫器的數(shù)據(jù)；另一種是異步工作方式，也就是標(biāo)簽以自身的載波之時(shí)鐘和讀寫器的數(shù)據(jù)進(jìn)行通信。

優(yōu)點(diǎn)：可達(dá)幾個(gè) GHz的工作頻率，具有較寬的覆蓋范圍和較遠(yuǎn)的通信距離。

缺點(diǎn)：由于標(biāo)簽與讀寫器之間存在一段頻率范圍的距離，而且一般在幾個(gè) GHz范圍內(nèi)，所以標(biāo)簽必須通過多個(gè)讀寫器進(jìn)行通信。

工作頻段：930 MHz到960 MHz （940-960 MHz為國(guó)內(nèi)頻段）。

優(yōu)點(diǎn)：適用于大面積的物體識(shí)別，能識(shí)別各種介質(zhì)的物體。

4、微波

微波標(biāo)簽，又稱 UHF RFID, UHF （波長(zhǎng)：650 nm）頻段，是目前 UHF頻段唯一一個(gè)可達(dá)到1 MHz的頻段，由于其發(fā)射功率較強(qiáng)，不適合作為電子標(biāo)簽工作頻率。

UHF RFID的特點(diǎn)是：

①對(duì)環(huán)境要求低，對(duì)大氣沒有吸收性，因此能夠在環(huán)境惡劣的場(chǎng)合工作；

②可以工作在不同的溫度和濕度范圍內(nèi)；

③可在空氣中傳播，同時(shí)可以穿透不透明材料；

④工作距離可達(dá)數(shù)十米至數(shù)百米；

⑤數(shù)據(jù)傳輸速度快，一般是300 kb/s左右；

⑥標(biāo)簽可以通過天線和讀寫器進(jìn)行通訊，不需要發(fā)射器或接收機(jī)；

⑦標(biāo)簽可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別和數(shù)據(jù)記錄。

三、rfid按電子標(biāo)簽電源分類

1、低頻電子標(biāo)簽

低頻 RFID標(biāo)簽工作頻率在250 kHz~250 MHz，適用于近距離的電子標(biāo)簽，特點(diǎn)是功耗低、工作穩(wěn)定可靠。

工作原理：低頻 RFID標(biāo)簽由射頻前端、射頻天線和電源組成。射頻前端由射頻天線構(gòu)成，接收由其他設(shè)備（如 RFID讀寫器等）發(fā)送來的射頻信號(hào)；天線部分通過耦合方式向閱讀器發(fā)送一定頻率的射頻信號(hào)；射頻前端通過天線與閱讀器相連；標(biāo)簽接收到射頻信號(hào)后，向閱讀器發(fā)送自身信息（如編碼、 ID等）；閱讀器利用接收到的信息對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行處理。

工作頻率：250 kHz~250 MHz。

工作方式：被動(dòng)式或半主動(dòng)式。

2、高頻電子標(biāo)簽

高頻電子標(biāo)簽的工作頻率一般在300 MHZ以上，主要是為中高頻 RFID應(yīng)用設(shè)計(jì)的。其工作原理是發(fā)射的高頻信號(hào)穿過標(biāo)簽的封裝外殼，在標(biāo)簽內(nèi)部形成感應(yīng)電流，標(biāo)簽中存儲(chǔ)的信息通過天線傳輸給計(jì)算機(jī)。與低頻電子標(biāo)簽相比，高頻電子標(biāo)簽具有以下特點(diǎn)：

讀取距離遠(yuǎn)：由于天線的發(fā)射功率較大，其讀取距離比低頻電子標(biāo)簽遠(yuǎn)；

操作方便：由于天線發(fā)送功率很大，且可以采用主動(dòng)工作方式，因此可以在各種惡劣的環(huán)境下使用；

可重復(fù)使用：由于天線具有很強(qiáng)的方向性，因此一次只能讀一條信息；

工作頻段： RFID技術(shù)使用的頻率為13.56 MHz。

3、超高頻電子標(biāo)簽

工作頻率：超高頻 RFID電子標(biāo)簽的工作頻率通常在 UHF頻段，這個(gè)頻段的 RFID電子標(biāo)簽的最大優(yōu)點(diǎn)是讀取距離遠(yuǎn)。

超高頻 RFID電子標(biāo)簽通常是由天線、集成電路芯片和相關(guān)電路組成。

集成電路芯片：負(fù)責(zé)采集信息，控制電路，解碼信息。

天線：負(fù)責(zé)發(fā)射和接收信號(hào)，并接收其他天線的信號(hào)。

天線：負(fù)責(zé)接收并返回閱讀器發(fā)送來的信號(hào)。

相關(guān)電路：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理，提供能量供應(yīng)、控制等功能。

超高頻 RFID電子標(biāo)簽的優(yōu)點(diǎn)是讀取距離遠(yuǎn)、數(shù)據(jù)傳輸速度快、體積小、抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性高和使用壽命長(zhǎng)等。

4、微波電子標(biāo)簽

微波電子標(biāo)簽采用了與超高頻電子標(biāo)簽完全不同的工作原理，是一種采用微波載波技術(shù)的射頻識(shí)別技術(shù)，其工作原理是：射頻識(shí)別系統(tǒng)通過發(fā)射天線向目標(biāo)發(fā)送一個(gè)射頻信號(hào)，目標(biāo)可以對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，由該信號(hào)驅(qū)動(dòng)天線向系統(tǒng)發(fā)送相應(yīng)的射頻信號(hào)，系統(tǒng)再接收該射頻信號(hào)，通過解調(diào)設(shè)備解調(diào)出其中包含的信息。

微波電子標(biāo)簽的工作頻率與 RFID一樣都是13.56 MHz，但是它的頻率是由系統(tǒng)根據(jù)需求來決定的，也就是不同的應(yīng)用所需要的頻率不一樣，就像汽車上面用的安全氣囊鎖一樣，安全氣囊鎖它就用13.56 MHz的頻率，安全氣囊鎖用13.56 MHz就可以了。

5、其他

RFID電子標(biāo)簽，也稱射頻識(shí)別，是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)與其他自動(dòng)識(shí)別技術(shù)相比，具有無接觸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量大、可同時(shí)識(shí)別多個(gè)目標(biāo)和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

RFID電子標(biāo)簽按工作頻率分類，高頻電子標(biāo)簽（HF）：高頻 RFID技術(shù)的研究始于上世紀(jì)七十年代，但直到最近幾年才開始廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、交通運(yùn)輸、物流倉(cāng)儲(chǔ)等領(lǐng)域。目前主要應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，主要用于對(duì)生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制、物料追蹤和安全管理等。

四、超高頻與低頻高頻rfid電子標(biāo)簽的區(qū)別

1、通信方式

超高頻（UHF）標(biāo)簽的通信方式是采用非接觸的方式，其工作頻率為915 MHz~928 MHz，其數(shù)據(jù)傳輸率為10-15 kbps，適用于需要大量信息讀寫的場(chǎng)合。

射頻識(shí)別技術(shù)是一種無線通信技術(shù)，它利用射頻信號(hào)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別，通過無線電波實(shí)現(xiàn)非接觸雙向通信，識(shí)別過程無需人工干預(yù)。

RFID系統(tǒng)工作時(shí)只需將射頻標(biāo)簽對(duì)準(zhǔn)讀取區(qū)域，便可自動(dòng)完成對(duì)目標(biāo)物體的識(shí)別。

2、工作頻率

超高頻 rfid標(biāo)簽工作在868~915 MHz頻段，工作頻率比低頻 rfid標(biāo)簽低，讀取距離比低頻 rfid標(biāo)簽遠(yuǎn)，但成本高。

在實(shí)際應(yīng)用中，由于超高頻和低頻 rfid標(biāo)簽都是為特定應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，其工作頻率也是根據(jù)應(yīng)用需要而定。在 RFID系統(tǒng)中，一般將標(biāo)簽的工作頻率分為低頻段（868~915 MHz）和高頻段（433~478 MHz）兩種。其中868~915 MHz的頻率范圍為超高頻 RFID系統(tǒng)，433~478 MHz的頻率范圍為低頻 RFID系統(tǒng)。

3、工作電壓

低頻 RFID系統(tǒng)使用的是直流電源，在交流電源中斷后，標(biāo)簽可自動(dòng)轉(zhuǎn)換為直流電源工作，或者從外界吸收電壓進(jìn)行充電，所以有較強(qiáng)的抗干擾能力。

而超高頻 RFID系統(tǒng)使用的是交流電源，在交流電源中斷后，標(biāo)簽仍然可以工作在較高的頻率下，但是要注意的是超高頻標(biāo)簽的工作頻率非常高，其所能工作的最高頻率可達(dá)幾千赫，所以在標(biāo)簽工作時(shí)可能會(huì)受到干擾而導(dǎo)致無法正常工作。

高頻 RFID系統(tǒng)使用的是直流電源，其使用電壓一般在500V~3000V之間，由于標(biāo)簽和閱讀器之間通信距離較短（一般只有幾米），因此高頻 RFID系統(tǒng)一般不會(huì)考慮將標(biāo)簽上電。

 4、電源

UHF RFID標(biāo)簽通常被動(dòng)式，不需要內(nèi)置電池或電源。它們從RFID閱讀器接收的無線電信號(hào)中獲得所需的能量。

LF RFID標(biāo)簽可以是主動(dòng)式或被動(dòng)式。被動(dòng)式LF標(biāo)簽也從RFID閱讀器的無線電信號(hào)中提取能量，而主動(dòng)式LF標(biāo)簽則具有自己的內(nèi)置電池供電。

5、工作距離

UHF RFID標(biāo)簽通常具有較長(zhǎng)的工作距離。它們?cè)谔炀€功率和標(biāo)簽設(shè)計(jì)上的差異使其能夠?qū)崿F(xiàn)較遠(yuǎn)的讀取范圍，通?？蛇_(dá)幾米甚至更遠(yuǎn)。

LF RFID標(biāo)簽的工作距離相對(duì)較短，通常在幾厘米到幾十厘米之間。這是由于LF標(biāo)簽使用的頻率較低，并且其性能受到物體干擾的影響較大。

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