對一個RFID系統(tǒng)來說,,它的頻段概念是指讀寫器通過天線發(fā)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(tǒng)的工作頻率,直接決定系統(tǒng)應用的各方面特性,。在RFID系統(tǒng)中,,系統(tǒng)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(tǒng)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(xiàn)的難易程度和設備成本,。RFID應用占據(jù)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(fā)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,,因此要正確應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(shù)據(jù)時,,低頻標簽需位于閱讀器天線輻射的近場區(qū)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(jù)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最大量的一種射頻標簽,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(shù)據(jù)交換時,標簽必須位于閱讀器天線輻射的近場區(qū)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,、電子身份證,、電子閉鎖防盜(電子遙控門鎖控制器)、小區(qū)物業(yè)管理,、大廈門禁系統(tǒng)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(qū)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(tǒng)閱讀距離一般大于1m,,典型情況為4m-6m,最大可達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(qū)域中同時出現(xiàn)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(tǒng)均將多標簽識讀問題作為系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(fā)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(yī)療科研等行業(yè)。
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(jié)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(shù)據(jù)速度快,但是比較耗能,,穿透力較弱,作業(yè)區(qū)域不能有太多干擾,,適用于監(jiān)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(tǒng)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(tǒng)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(guī)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(fā)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身份證等項中,。