RFID 工作頻率指南和典型應(yīng)用

高手：胡洪洲先生  

職務(wù)：TI大中華區(qū)RFID產(chǎn)品應(yīng)用工程師  

高手簡介：畢業(yè)于上海交通大學電信學院。2003年4月加入TI公司，負責TI的RFID產(chǎn)品的測試，產(chǎn)品應(yīng)用開發(fā)和技術(shù)支持工作。加入之前，在701研究所從事通訊與導(dǎo)航方面的研究和產(chǎn)品開發(fā)工作。  

一、專欄文章：  
RFID 工作頻率指南和典型應(yīng)用  
目前定義RFID產(chǎn)品的工作頻率有低頻、高頻和甚高頻的頻率范圍內(nèi)的符合不同標準的不同的產(chǎn)品,而且不同頻段的RFID產(chǎn)品會有不同的特性。其中感應(yīng)器有無源和有源兩種方式，下面詳細介紹無源的感應(yīng)器在不同工作頻率產(chǎn)品的特性以及主要的應(yīng)用。  
二、與高手互動：  
讀者劉建輝對胡洪洲先生的提問：胡先生您好！我是深圳一家電子公司的開發(fā)人員，目前我正在開發(fā)13。56MHZ(ISO15693)的RFID產(chǎn)品。用的是TI公司RI-R6C-001收發(fā)模塊，當我在調(diào)試防沖命令時發(fā)現(xiàn)有時會漏讀一兩張卡(TI卡)，用的是16時隙命令。其它命令正常工作。請胡先生幫我想想主要問題在那里。謝謝！  

胡洪洲先生的回答：關(guān)于漏讀的問題，你可以這樣來進行操作。  

(1)如果一般讀取都沒有問題，比如2，3張卡，這說明天線附近的場強分布不均勻，這時您可以發(fā)送stay quite 命令，讓讀到的卡保持靜止，然后在發(fā)送Inventory命令來進行讀取，這樣的話應(yīng)該可以解決。  

(2)如果很多張卡讀不到，你可以連接M_ERR管角，看看是否低4位發(fā)生碰撞，這樣的話就在高位再進行擴展。  

劉工，能否留一下您的聯(lián)系方式，我們可以隨時保持聯(lián)系。多謝！  


北京大安時代科技有限公司讀者劉仁舉對胡洪洲先生的提問：想請教您關(guān)于125KHz、13.56MHz和860--960MHz的RFID標簽直接粘貼在金屬表面上使用，金屬屏蔽的影響會有多大？另外，標簽在離開金屬表面多大的距離以后才不會有屏蔽的影響？不同廠家所生產(chǎn)的芯片制成的標簽屏蔽是一樣的么？謝謝！  

胡洪洲先生的回答：(1)由于125KHz和13.56MHz是通過耦合的方式進行工作，這時候主要是對磁力線的方向進行改變，避免被金屬吸收，產(chǎn)生渦流。這主要設(shè)計到磁性材料的選擇，例如鐵氧體等等。UHF(860MHz－960MHz)主要是電磁場方式，電場進行感應(yīng)。在UHF頻段，電場遇到金屬會進行反射，如果和原來的波形進行正相疊加，這時反而加強，如果相位相反，就會減弱，甚至抵消。  

(2)一般來說，低頻對金屬的影響性會更小。低頻和高頻如果離開金屬5cm，不會有什么影響。超高頻就不一樣了，金屬有時候反而會更好的效果。  


讀者夏志勇對胡洪洲先生的提問：胡先生您好！關(guān)于金屬對RFID的影響，我看到一些互相矛盾的說法。對于UHF頻段，有的文章說，“由于該頻段讀取距離比較遠（無源可達10m左右），并不易受到金屬材料的影響”，而另外有的文章則說，“實踐證明，由于高濕物品、金屬物品對超高頻無線電波的吸收與反射特性，超高頻RFID產(chǎn)品對于此類物品的跟蹤與識讀是完全失敗的”。那UHF和HF相比，究竟是更容易還是更不容易受到金屬的影響？  

因為我們試圖把RFID標簽芯片直接集成到便攜設(shè)備的PCB上，天線也由蝕刻形成，您估計這樣做PCB的電源層和地層對天線的影響如何？使用哪個頻段更合適？  

胡洪洲先生的回答：夏先生，您好！這是一個好問題。UHF和HF的工作原理是不一樣的。金屬對UHF的電磁波具有反射作用，如果反射的電場剛好和原有的電場相位相同，那么強度就會加強。如果剛好反相，那么就互相抵消。這也就意味著在空間中有些地方感應(yīng)效果號，有些地方感應(yīng)效果不好。可以采取以下幾個措施：1）把金屬的環(huán)境移走；2）多家?guī)讉€天線，使盲區(qū)消除；HF對金屬還是比較敏感的，如果把標簽直接放在金屬表面上根本無法讀取。這時可以應(yīng)用特殊材料在標簽的后面做些處理，改變磁力線的方向。  

至于高濕物品對電磁波具有吸收作用，所以在空間中要避免水的吸收問題。液體對HF的影響比較小，只是讀取距離降低一下，并不影響對標簽的讀取。  

如果把標簽直接做在PCB上，我認為HF的影響相對小一些。而UHF會有很多的影響。  


讀者黎驊對胡洪洲先生的提問：胡先生：你好！RFID產(chǎn)品的測試過程中應(yīng)注意哪些問題？尤其對于甚高頻的標簽。謝謝！  

胡洪洲先生的回答：黎先生，在甚高頻的測試中，我感覺你要注意以下幾個方面：1)要建立一個暗室或者暗箱；2）注意Die的內(nèi)部阻抗和天線阻抗的匹配；3)天線獲得的增益。 


讀者蘇陟對胡洪洲先生的提問：胡先生你好，關(guān)于RFID技術(shù)已經(jīng)有很多的介紹，我想知道對于天線材料的選擇是否有要求？目前的PET，PI材料還有其他的材料如FR4等材料，有的甚至用紙基基材；同時用銅箔、不銹鋼、鋁箔、銀漿等導(dǎo)體。設(shè)計時除了價格方面的考慮，其他從功能上考慮是否有必須選擇一些材料？  

胡洪洲先生的回答：蘇先生你好，其實基材料主要根據(jù)耐高溫來設(shè)計的，比如PET的耐溫大概為140度，PI材料為170度，F(xiàn)R4的耐溫可達500多度。在天線材料方面，不同的頻率以及不同的材料會有很大的不同，例如在13.56MHz中，一般用鋁箔或同步材料，如果做成腐蝕性天線的話，用鋁箔比較便宜。如果用銀漿的話，要考慮是否容易受到折斷。在UHF頻段中，用銀漿的比較多，因為它的比表面比較大，但是壽命沒有鋁箔或銅箔材料長。 


某讀者對胡洪洲先生的提問：胡先生:你好！請問125KHZ射頻識別中用什么讀寫芯片較好，讀距離最佳。曼徹斯特用軟件解碼什么樣的方法效率最高。由于讀碼速度較快，無法在讀碼時就解碼，而存儲后再解降低效率。該怎么做？  

胡洪洲先生的回答：其實125KHz的讀寫芯片比較多，例如EM、ATmel和Philips等等，TI在低頻的工作頻率是134.2KHz。如果要得到比較好的讀取距離可以從以下幾個方面考慮：1)射頻芯片的輸出功率；2）天線是否很容易進行匹配；3)Transponder對場強的要求大小；4)外加放大電路是否很容易；TI有一款用射頻芯片設(shè)計的讀寫器，讀取棒狀的Transponder的距離可達2m。我認為還是Verilog或VHDL進行曼徹斯特編解碼效率比較高，其實很多射頻芯片都帶有曼徹斯特編解碼的功能，微控制器可以直接對解調(diào)好的數(shù)字信號進行處理。如果沒有的話，可以在輸出信號進行硬件Manchester decoder，然后再接入處理單元。 


讀者王先生對胡洪洲先生的提問：因為860MHz到960MHz在中國基本被GSM和CDMA所占據(jù)，請問在中國一般把RFID的頻率定在甚高頻（860MHz到960MHz）的哪個頻率比較好？  

胡洪洲先生的回答：王先生，現(xiàn)在中國無線電委員會還沒有完全定下來，某些正在進行測試評估。 


王先生問：謝謝，不過我聽說有些廠商正在做些實驗產(chǎn)品，比如把頻率定在433MHz和916MHz，這樣的話在電信法律上和技術(shù)方面會有什么問題？我覺得916MHz離聯(lián)通的GSM頻率太近了，可能有干擾。謝謝指導(dǎo) ！  

胡洪洲先生答：433MHz是ISO18000-7部分，不是ISO18000-6.也不符合EPC定的頻率范圍內(nèi)。我同意您的看法，確實會有干擾。我認為不會這么接近。 


讀者吳松濤對胡洪洲先生的提問：您好！請問RFID的讀取距離與哪些因素有關(guān)？謝謝！  

胡洪洲先生的回答：其實射頻識別中最大讀取距離與很多因素有關(guān)：1、讀寫器的天線尺寸大??；2、標簽的天線尺寸大??；3、讀寫器的射頻輸出功率(允許范圍內(nèi))；4、環(huán)境噪聲；5、讀取的模式。 

在現(xiàn)場安裝調(diào)試中，為了保持好的讀取距離，要考慮很多的因素：a)金屬材料，當金屬靠近天線或者當大塊金屬通過天線區(qū)域時，就會改變天線和讀寫器的匹配特性。這時需要重新在現(xiàn)場重新進行調(diào)整。b)其它讀寫器，電動機，電子噪聲在旁邊也會產(chǎn)生干擾，屏蔽天線是解決的一個有效辦法。  


深圳讀者對胡洪洲先生的提問：胡先生:你好！請問以你的估計中國的RFID發(fā)展時間軌跡會是什么樣子？標準什么時候可以定下來？中國的RFID研究與應(yīng)用落后歐美多少時間，有些專家說是3年，你的意見？你預(yù)計今年RFID的應(yīng)用熱點會是那些？謝謝!  

胡洪洲先生的回答：目前RFID技術(shù)在中國已經(jīng)有了大面積的應(yīng)用和推廣。比如目前第二代身份證用的是ISO/IEC 14443 type B標準的技術(shù)；各個城市的公交一卡通支付系統(tǒng)；瓦斯鋼瓶的防偽和管理：高校學生證的防偽管理等等。目前我認為RFID技術(shù)會在以下幾個方面得到大量應(yīng)用：1)醫(yī)院病人管理以及藥品的防偽和供應(yīng)鏈管理；2)圖書館的管理和應(yīng)用；3)隨著EPC G2標準的推出，我想會在供應(yīng)鏈的管理上得到大量的應(yīng)用(TI今年第二季度會推出符合EPC G2的電子標簽樣品，第三季度會有產(chǎn)品出來)；4)證件的防偽和管理等等方面的應(yīng)用。