RFID技術(shù)及電磁兼容研究
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RFID是射頻識別技術(shù)的英文(Radio Frequency Identification)縮寫。射頻識別技術(shù)是20世紀(jì)90年代開始興起的一種自動識別技術(shù)。該技術(shù)在世界范圍內(nèi)正得到廣泛的應(yīng)用，在我國，該技術(shù)及其應(yīng)用處于初級發(fā)展階段，存在技術(shù)水平不高、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不完整等諸多問題。但同時，射頻識別技術(shù)在我國又擁有廣闊的發(fā)展前景和巨大的市場潛力，相對于條碼技術(shù)而言，射頻識別技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的推廣將是我國自動識別行業(yè)的一場技術(shù)革命。但是嶄新的無線技術(shù)在推動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時，如果使用不當(dāng)勢必會帶來頻率干擾，如何同現(xiàn)有無線電業(yè)務(wù)和平共處是本文所主要考慮的問題。
1、RFID技術(shù)介紹
射頻識別技術(shù)是一項利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識別目的的技術(shù)。
射頻識別系統(tǒng)通常由電子標(biāo)簽(射頻標(biāo)簽)和閱讀器組成。電子標(biāo)簽內(nèi)存有一定格式的電子數(shù)據(jù)，常以此作為待識別物品的標(biāo)志性信息。應(yīng)用中將電子標(biāo)簽附著在待識別物品上，作為待識別物品的電子標(biāo)記。閱讀器與電子標(biāo)簽可按約定的通信協(xié)議互傳信息，通常的情況是由閱讀器向電子標(biāo)簽發(fā)送命令，電子標(biāo)簽根據(jù)收到的閱讀器的命令，將內(nèi)存的標(biāo)志性數(shù)據(jù)回傳給閱讀器。這種通信是在無接觸方式下，利用交變磁場或電磁場的空間耦合及射頻信號調(diào)制與解調(diào)技術(shù)實現(xiàn)的。
現(xiàn)階段的RFID技術(shù)在全球主要有車輛識別、自動化生產(chǎn)線管理、家畜識別、身份識別、門禁管理等方面的應(yīng)用。
圖1 RFID系統(tǒng)示意圖
表1 RFID技術(shù)的應(yīng)用
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典型應(yīng)用領(lǐng)域 |
具體應(yīng)用 |
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車輛自動識別管理 |
鐵路車號自動識別是射頻識別技術(shù)最普通的應(yīng)用。 |
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高速公路收費及智能交通系統(tǒng) |
高速公路自動收費充分體現(xiàn)了非接觸識別的優(yōu)勢，在車輛高速通過收費站的同時完成繳費，解決了交通的瓶頸問題，提高了車行速度，避免擁堵，提高了收費結(jié)算效率。 |
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貨物的跟蹤、管理及監(jiān)控 |
射頻識別技術(shù)為貨物的跟蹤、管理及監(jiān)控提供了快捷、準(zhǔn)確、自動化的手段。以射頻識別技術(shù)為核心的集裝箱自動識別，成為全球范圍最大的貨物跟蹤管理應(yīng)用。 |
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倉儲、配送等物流環(huán)節(jié) |
射頻識別技術(shù)目前在倉儲、配送等物流環(huán)節(jié)已有許多成功的應(yīng)用。隨著射頻識別技術(shù)在開放的物流環(huán)節(jié)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的研究開發(fā)，物流業(yè)將成為射頻識別技術(shù)最大的受益行業(yè)。 |
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生產(chǎn)線產(chǎn)品加工過程自動控制 |
主要應(yīng)用在大型工廠的自動化流水作業(yè)線上，實現(xiàn)自動控制、監(jiān)視，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本。 |
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動物跟蹤和管理 |
射頻識別技術(shù)可用于動物跟蹤。在大型養(yǎng)殖廠，可通過采用射頻識別技術(shù)建立飼養(yǎng)檔案、預(yù)防接種檔案等，達(dá)到高效、自動化管理牲畜的目的，同時為食品安全提供了保障。 |
2、國際RFID技術(shù)特點及相關(guān)管理規(guī)則
盡管RFID在不同頻段有著不同的應(yīng)用，但近年來被業(yè)內(nèi)人士看好的技術(shù)是基于UHF頻段的無線射頻識別技術(shù)。從應(yīng)用的趨勢來看，現(xiàn)代物流業(yè)、商品零售業(yè)會廣泛應(yīng)用RFID技術(shù)，為什么UHF頻段的RFID技術(shù)會成為全球熱點?主要有以下幾個需考慮的因素(見表2所示)。
表2 UHF頻段應(yīng)用特點
從幾個要素中，我們發(fā)現(xiàn)UHF頻段的讀寫距離在4～5米，從經(jīng)典的無線傳輸模型公式(1)中
(1)
(其中P1為標(biāo)簽的接收功率，Gr為發(fā)射功率，L為路徑衰耗，λ為波長)，可以看出：
假設(shè)發(fā)射機的功率是等同的，利用低頻實現(xiàn)RFID，理論上將獲得很大的接收功率，但標(biāo)簽的尺寸較大將影響市場的廣泛應(yīng)用；如果利用微波實現(xiàn)RFID的方案，盡管標(biāo)簽將變得較小，但路徑衰耗較大，波長較短，接收功率是相當(dāng)小的，極大地影響了讀寫距離。綜合考慮，UHF頻段的RFID將具有波長適中、遠(yuǎn)場耦合、標(biāo)簽較小、空間衰耗小、工作距離相對較遠(yuǎn)等優(yōu)點，加上IC智能卡技術(shù)不斷的成熟，TAG標(biāo)簽的價格將不斷走低，更為其廣泛應(yīng)用奠定了必要的基礎(chǔ)。所以UHF頻段的RFID技術(shù)將服務(wù)于全世界成為不爭的事實。 {{分頁}}
基于RFID的技術(shù)特點和潛在的應(yīng)用空間，國際相關(guān)無線電管理機構(gòu)已經(jīng)開始進(jìn)行頻率規(guī)劃工作，并制定了相應(yīng)的管理政策，筆者對此進(jìn)行了簡單的整理，具體情況如表3所示。
表3 世界各國RFID頻率規(guī)劃概況
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國家/地區(qū) |
UHF頻段RFID的頻率應(yīng)用情況 |
最大功率限值(ERP) |
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美國 |
902—928MHz |
4W(EIRP) |
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歐盟 |
868—870MHz |
500mW |
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澳大利亞 |
918—926MHz |
1W(EIRP) |
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文萊
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