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RFID 工作頻率指南和典型應用

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作者: 時(shí)間:2007-02-02 來(lái)源: 收藏
高手:胡洪洲先生  

職務(wù):TI大中華區產(chǎn)品應用工程師  

高手簡(jiǎn)介:畢業(yè)于上海交通大學(xué)電信學(xué)院。2003年4月加入TI公司,負責TI的產(chǎn)品的測試,產(chǎn)品應用開(kāi)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航方面的研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工作。  

一、專(zhuān)欄文章:  
 工作頻率指南和典型應用  
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(huì )有不同的特性。其中感應器有無(wú)源和有源兩種方式,下面詳細介紹無(wú)源的感應器在不同工作頻率產(chǎn)品的特性以及主要的應用。  
二、與高手互動(dòng):  
讀者劉建輝對胡洪洲先生的提問(wèn):胡先生您好!我是深圳一家電子公司的開(kāi)發(fā)人員,目前我正在開(kāi)發(fā)13。56MHZ(ISO15693)的RFID產(chǎn)品。用的是TI公司RI-R6C-001收發(fā)模塊,當我在調試防沖命令時(shí)發(fā)現有時(shí)會(huì )漏讀一兩張卡(TI卡),用的是16時(shí)隙命令。其它命令正常工作。請胡先生幫我想想主要問(wèn)題在那里。謝謝!  

胡洪洲先生的回答:關(guān)于漏讀的問(wèn)題,你可以這樣來(lái)進(jìn)行操作。  

(1)如果一般讀取都沒(méi)有問(wèn)題,比如2,3張卡,這說(shuō)明天線(xiàn)附近的場(chǎng)強分布不均勻,這時(shí)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(lái)進(jìn)行讀取,這樣的話(huà)應該可以解決。  

(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(huà)就在高位再進(jìn)行擴展。  

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


北京大安時(shí)代科技有限公司讀者劉仁舉對胡洪洲先生的提問(wèn):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(huì )有多大?另外,標簽在離開(kāi)金屬表面多大的距離以后才不會(huì )有屏蔽的影響?不同廠(chǎng)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(guò)耦合的方式進(jìn)行工作,這時(shí)候主要是對磁力線(xiàn)的方向進(jìn)行改變,避免被金屬吸收,產(chǎn)生渦流。這主要設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(chǎng)方式,電場(chǎng)進(jìn)行感應。在UHF頻段,電場(chǎng)遇到金屬會(huì )進(jìn)行反射,如果和原來(lái)的波形進(jìn)行正相疊加,這時(shí)反而加強,如果相位相反,就會(huì )減弱,甚至抵消。  

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


讀者夏志勇對胡洪洲先生的提問(wèn):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(shuō)法。對于UHF頻段,有的文章說(shuō),“由于該頻段讀取距離比較遠(無(wú)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(shuō),“實(shí)踐證明,由于高濕物品、金屬物品對超高頻無(wú)線(xiàn)電波的吸收與反射特性,超高頻RFID產(chǎn)品對于此類(lèi)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備的PCB上,天線(xiàn)也由蝕刻形成,您估計這樣做PCB的電源層和地層對天線(xiàn)的影響如何?使用哪個(gè)頻段更合適?  

胡洪洲先生的回答:夏先生,您好!這是一個(gè)好問(wèn)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(chǎng)剛好和原有的電場(chǎng)相位相同,那么強度就會(huì )加強。如果剛好反相,那么就互相抵消。這也就意味著(zhù)在空間中有些地方感應效果號,有些地方感應效果不好??梢圆扇∫韵聨讉€(gè)措施:1)把金屬的環(huán)境移走;2)多家幾個(gè)天線(xiàn),使盲區消除;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(wú)法讀取。這時(shí)可以應用特殊材料在標簽的后面做些處理,改變磁力線(xiàn)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(wèn)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(huì )有很多的影響。  


讀者黎驊對胡洪洲先生的提問(wèn):胡先生:你好!RFID產(chǎn)品的測試過(guò)程中應注意哪些問(wèn)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(jué)你要注意以下幾個(gè)方面:1)要建立一個(gè)暗室或者暗箱;2)注意Die的內部阻抗和天線(xiàn)阻抗的匹配;3)天線(xiàn)獲得的增益。 


讀者蘇陟對胡洪洲先生的提問(wèn):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(xiàn)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(shí)用銅箔、不銹鋼、鋁箔、銀漿等導體。設計時(shí)除了價(jià)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(shí)基材料主要根據耐高溫來(lái)設計的,比如PET的耐溫大概為140度,PI材料為170度,FR4的耐溫可達500多度。在天線(xiàn)材料方面,不同的頻率以及不同的材料會(huì )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(xiàn)的話(huà),用鋁箔比較便宜。如果用銀漿的話(huà),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(méi)有鋁箔或銅箔材料長(cháng)。 


某讀者對胡洪洲先生的提問(wèn):胡先生:你好!請問(wèn)125KHZ射頻識別中用什么讀寫(xiě)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(wú)法在讀碼時(shí)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(shí)125KHz的讀寫(xiě)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(gè)方面考慮:1)射頻芯片的輸出功率;2)天線(xiàn)是否很容易進(jìn)行匹配;3)Transponder對場(chǎng)強的要求大??;4)外加放大電路是否很容易;TI有一款用射頻芯片設計的讀寫(xiě)器,讀取棒狀的Transponder的距離可達2m。我認為還是Verilog或VHDL進(jìn)行曼徹斯特編解碼效率比較高,其實(shí)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好的數字信號進(jìn)行處理。如果沒(méi)有的話(huà),可以在輸出信號進(jìn)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(wèn):因為860MHz到960MHz在中國基本被GSM和CDMA所占據,請問(wèn)在中國一般把RFID的頻率定在甚高頻(860MHz到960MHz)的哪個(gè)頻率比較好?  

胡洪洲先生的回答:王先生,現在中國無(wú)線(xiàn)電委員會(huì )還沒(méi)有完全定下來(lái),某些正在進(jìn)行測試評估。 


王先生問(wèn):謝謝,不過(guò)我聽(tīng)說(shuō)有些廠(chǎng)商正在做些實(shí)驗產(chǎn)品,比如把頻率定在433MHz和916MHz,這樣的話(huà)在電信法律上和技術(shù)方面會(huì )有什么問(wèn)題?我覺(jué)得916MHz離聯(lián)通的GSM頻率太近了,可能有干擾。謝謝指導 !  

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。我同意您的看法,確實(shí)會(huì )有干擾。我認為不會(huì )這么接近。 


讀者吳松濤對胡洪洲先生的提問(wèn):您好!請問(wèn)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(shí)射頻識別中最大讀取距離與很多因素有關(guān):1、讀寫(xiě)器的天線(xiàn)尺寸大??;2、標簽的天線(xiàn)尺寸大??;3、讀寫(xiě)器的射頻輸出功率(允許范圍內);4、環(huán)境噪聲;5、讀取的模式。 

在現場(chǎng)安裝調試中,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(xiàn)或者當大塊金屬通過(guò)天線(xiàn)區域時(shí),就會(huì )改變天線(xiàn)和讀寫(xiě)器的匹配特性。這時(shí)需要重新在現場(chǎng)重新進(jìn)行調整。b)其它讀寫(xiě)器,電動(dòng)機,電子噪聲在旁邊也會(huì )產(chǎn)生干擾,屏蔽天線(xiàn)是解決的一個(gè)有效辦法。  


深圳讀者對胡洪洲先生的提問(wèn):胡先生:你好!請問(wèn)以你的估計中國的RFID發(fā)展時(shí)間軌跡會(huì )是什么樣子?標準什么時(shí)候可以定下來(lái)?中國的RFID研究與應用落后歐美多少時(shí)間,有些專(zhuān)家說(shuō)是3年,你的意見(jiàn)?你預計今年RFID的應用熱點(diǎn)會(huì )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(gè)城市的公交一卡通支付系統;瓦斯鋼瓶的防偽和管理:高校學(xué)生證的防偽管理等等。目前我認為RFID技術(shù)會(huì )在以下幾個(gè)方面得到大量應用:1)醫院病人管理以及藥品的防偽和供應鏈管理;2)圖書(shū)館的管理和應用;3)隨著(zhù)EPC G2標準的推出,我想會(huì )在供應鏈的管理上得到大量的應用(TI今年第二季度會(huì )推出符合EPC G2的電子標簽樣品,第三季度會(huì )有產(chǎn)品出來(lái));4)證件的防偽和管理等等方面的應用。


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