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RFID系統中LF, HF, UHF都是什么意思

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和我們聽的收音機道理一樣,射頻標簽和閱讀器也要調制到相同的頻率才能工作。LF,HF,UHF就對應著不同頻率的射頻。LF代表低頻射頻,在125KHz左右,HF代表高頻射頻,在13.56MHz左右,UHF代表超高頻射頻,在860至960MHz范圍之內。


對一個RFID系統來說,它的頻段概念是指讀寫器通過天線發送、接收并識讀的標簽信號頻率范圍。從應用概念來說,射頻標簽的工作頻率也就是射頻識別系統的工作頻率,直接決定系統應用的各方面特性。在RFID系統中,系統工作就像我們平時收聽調頻廣播一樣,射頻標簽和讀寫器也要調制到相同的頻率才能工作。


射頻標簽的工作頻率不僅決定著射頻識別系統工作原理(電感耦合還是電磁耦合)、識別距離,還決定著射頻標簽及讀寫器實現的難易程度和設備成本。RFID應用占據的頻段或頻點在國際上有公認的劃分,即位于ISM波段。典型的工作頻率有:125kHz、133kHz、13.56MHz、27.12MHz、433MHz、902MHz~928MHz、2.45GHz、5.8GHz等。


按照工作頻率的不同,RFID標簽可以分為低頻(LF)、高頻(HF)、超高頻(UHF)和微波等不同種類。不同頻段的RFID工作原理不同,LF和HF頻段RFID電子標簽一般采用電磁耦合原理,而UHF及微波頻段的RFID一般采用電磁發射原理。目前國際上廣泛采用的頻率分布于4種波段,低頻(125KHz)、高頻(13.54MHz)、超高頻(850MHz~910MFz)和微波(2.45GHz)。每一種頻率都有它的特點,被用在不同的領域,因此要正確使用就要先選擇合適的頻率。


低頻段射頻標簽,簡稱為低頻標簽,其工作頻率范圍為30kHz~300kHz。典型工作頻率有125KHz和133KHz。低頻標簽一般為無源標簽,其工作能量通過電感耦合方式從閱讀器耦合線圈的輻射近場中獲得。低頻標簽與閱讀器之間傳送數據時,低頻標簽需位于閱讀器天線輻射的近場區內。低頻標簽的閱讀距離一般情況下小于1米。低頻標簽的典型應用有:動物識別、容器識別、工具識別、電子閉鎖防盜(帶有內置應答器的汽車鑰匙)等。


中高頻段射頻標簽的工作頻率一般為3MHz~30MHz。典型工作頻率為13.56MHz。該頻段的射頻標簽,因其工作原理與低頻標簽完全相同,即采用電感耦合方式工作,所以宜將其歸為低頻標簽類中。另一方面,根據無線電頻率的一般劃分,其工作頻段又稱為高頻,所以也常將其稱為高頻標簽。鑒于該頻段的射頻標簽可能是實際應用中**量的一種射頻標簽,因而我們只要將高、低理解成為一個相對的概念,即不會造成理解上的混亂。為了便于敘述,我們將其稱為中頻射頻標簽。中頻標簽一般也采用無源設主,其工作能量同低頻標簽一樣,也是通過電感(磁)耦合方式從閱讀器耦合線圈的輻射近場中獲得。標簽與閱讀器進行數據交換時,標簽必須位于閱讀器天線輻射的近場區內。中頻標簽的閱讀距離一般情況下也小于1米。中頻標簽由于可方便地做成卡狀,廣泛應用于電子車票、電/子//證、電子閉鎖防盜(電子遙控門鎖控制器)、小區物業管理、大廈門禁系統等。


超高頻與微波頻段的射頻標簽簡稱為微波射頻標簽,其典型工作頻率有433.92MHz、862(902)MHz~928MHz、2.45GHz、5.8GHz。微波射頻標簽可分為有源標簽與無源標簽兩類。工作時,射頻標簽位于閱讀器天線輻射場的遠區場內,標簽與閱讀器之間的耦合方式為電磁耦合方式。閱讀器天線輻射場為無源標簽提供射頻能量,將有源標簽喚醒。相應的射頻識別系統閱讀距離一般大于1m,典型情況為4m~6m,**可達10m以上。閱讀器天線一般均為定向天線,只有在閱讀器天線定向波束范圍內的射頻標簽可被讀/寫。由于閱讀距離的增加,應用中有可能在閱讀區域中同時出現多個射頻標簽的情況,從而提出了多標簽同時讀取的需求。目前,先進的射頻識別系統均將多標簽識讀問題作為系統的一個重要特征。超高頻標簽主要用于鐵路車輛自動識別、集裝箱識別,還可用于公路車輛識別與自動收費系統中。


以目前技術水平來說,無源微波射頻標簽比較成功的產品相對集中在902MHz~928MHz工作頻段上。2.45GHz和5.8GHz射頻識別系統多以半無源微波射頻標簽產品面世。半無源標簽一般采用鈕扣電池供電,具有較遠的閱讀距離。微波射頻標簽的典型特點主要集中在是否無源、無線讀寫距離、是否支持多標簽讀寫、是否適合高速識別應用,讀寫器的發射功率容限,射頻標簽及讀寫器的價格等方面。對于可無線寫的射頻標簽而言,通常情況下寫入距離要小于識讀距離,其原因在于寫入要求更大的能量。微波射頻標簽的數據存儲容量一般限定在2Kbits以內,再大的存儲容量似乎沒有太大的意義,從技術及應用的角度來說,微波射頻標簽并不適合作為大量數據的載體,其主要功能在于標識物品并完成無接觸的識別過程。典型的數據容量指標有:1Kbits、128Bits、64Bits等。由Auto-IDCenter制定的產品電子代碼EPC的容量為90Bits。微波射頻標簽的典型應用包括移動車輛識別、電子閉鎖防盜(電子遙控門鎖控制器)、醫療科研等行業。


不同頻率的標簽有不同的特點,例如,低頻標簽比超高頻標簽便宜,節省能量,穿透廢金屬物體力強,工作頻率不受無線電頻率管制約束,最適合用于含水成分較高的物體,例如水果等;超高頻作用范圍廣,傳送數據速度快,但是比較耗能,穿透力較弱,作業區域不能有太多干擾,適用于監測港口、倉儲等物流領域的物品;而高頻標簽屬中短距識別,讀寫速度也居中,產品價格也相對便宜,比如應用在電子票證一卡通上。


目前,不同的國家對于相同波段,使用的頻率也不盡相同。歐洲使用的超高頻是868MHz,美國則是915MHz。日本目前不允許將超高頻用到射頻技術中。


目前在實際應用中,比較常用的是13.56MHz、860MHz~960MHz、2.45GHz等頻段。近距離RFID系統主要使用125KHz、13.56MHz等LF和HF頻段,技術最為成熟;遠距離RFID系統主要使用433MHz、860MHz~960MHz等UHF頻段,以及2.45GHz、5.8GHz等微波頻段,目前還多在測試當中,沒有大規模應用。


我國在LF和HF頻段RFID標簽芯片設計方面的技術比較成熟,HF頻段方面的設計技術接近國際先進水平,已經自主開發出符合ISO14443TypeA、TypeB和ISO15693標準的RFID芯片,并成功地應用于交通一卡通和第二/代/證等項目中。


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