RF技術(shù)特性及應(yīng)用

射頻(RF)是Radio Frequency的縮寫，表示可以輻射到空間的電磁頻率，頻率范圍從300kHz～300GHz之間。射頻就是射頻電流，簡稱RF，它是一種高頻交流變化電磁波的簡稱。每秒變化小于1000次的交流電稱為低頻電流，大于10000次的稱為高頻電流，而射頻就是這樣一種高頻電流。射頻(300K-300G)是高頻(大于10K)的較高頻段，微波頻段(300M-300G)又是射頻的較高頻段。在電子學(xué)理論中，電流流過導(dǎo)體，導(dǎo)體周圍會形成磁場;交變電流通過導(dǎo)體，導(dǎo)體周圍會形成交變的電磁場，稱為電磁波。在電磁波頻率低于100kHz時(shí)，電磁波會被地表吸收，不能形成有效的傳輸，但電磁波頻率高于100kHz時(shí)，電磁波可以在空氣中傳播，并經(jīng)大氣層外緣的電離層反射，形成遠(yuǎn)距離傳輸能力。我們把具有遠(yuǎn)距離傳輸能力的高頻電磁波稱為射頻。射頻技術(shù)在無線通信領(lǐng)域中被廣泛使用，有線電視系統(tǒng)就是采用射頻傳輸方式。

最基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成：1.標(biāo)簽(Tag，即射頻卡)：由耦合元件及芯片組成，標(biāo)簽含有內(nèi)置天線，用于和射頻天線間進(jìn)行通信;2.閱讀器：讀取(在讀寫卡中還可以寫入)標(biāo)簽信息的設(shè)備;3.天線：在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號。有些系統(tǒng)還通過閱讀器的RS232或RS485接口與外部計(jì)算機(jī)(上位機(jī)主系統(tǒng))連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

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(biāo)準(zhǔn)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。

低頻其實(shí)RFID技術(shù)首先在低頻(從125kHz到134kHz)得到廣泛的應(yīng)用和推廣。該頻率主要是通過電感耦合的方式進(jìn)行工作，也就是在讀寫器線圈和感應(yīng)器線圈間存在著變壓器耦合作用，通過讀寫器交變場的作用在感應(yīng)器天線中感應(yīng)的電壓被整流，可作供電電壓使用。磁場區(qū)域能夠很好的被定義，但是場強(qiáng)下降的太快。特性：工作在低頻的感應(yīng)器的一般工作頻率從120kHz到134kHz，TI的工作頻率為134.2kHz。該頻段的波長大約為2500m;1.除了金屬材料影響外，一般低頻能夠穿過任意材料的物品而不降低它的讀取距離。2.工作在低頻的讀寫器在全球沒有任何特殊的許可限制。3.低頻產(chǎn)品有不同的封裝形式。好的封裝形式就是價(jià)格太貴，但是有10年以上的使用壽命。4.雖然該頻率的磁場區(qū)域下降很快，但是能夠產(chǎn)生相對均勻的讀寫區(qū)域。

5.相對于其他頻段的RFID產(chǎn)品，該頻段數(shù)據(jù)傳輸速率比較慢。6.感應(yīng)器的價(jià)格相對與其他頻段來說要貴。主要應(yīng)用：畜牧業(yè)的管理系統(tǒng);汽車防盜和無鑰匙開門系統(tǒng)的應(yīng)用;馬拉松賽跑系統(tǒng)的應(yīng)用;自動停車場收費(fèi)和車輛管理系統(tǒng);自動加油系統(tǒng)的應(yīng)用;酒店門鎖系統(tǒng)的應(yīng)用;門禁和安全管理系統(tǒng)。高頻高頻(工作頻率為13.56MHz)在該頻率的感應(yīng)器不再需要線圈進(jìn)行繞制，可以通過腐蝕或者印刷的方式制作天線。感應(yīng)器一般通過負(fù)載調(diào)制的方式進(jìn)行工作。也就是通過感應(yīng)器上的負(fù)載電阻的接通和斷開促使讀寫器天線上的電壓發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)用遠(yuǎn)距離感應(yīng)器對天線電壓進(jìn)行振幅調(diào)制。如果人們通過數(shù)據(jù)控制負(fù)載電壓的接通和斷開，那么這些數(shù)據(jù)就能夠從感應(yīng)器傳輸?shù)阶x寫器。特性：1.工作頻率為13.56MHz，該頻率的波長大概為22m;2.除了金屬材料外，該頻率的波長可以穿過大多數(shù)的材料， 但是往往會降低讀取距離。感應(yīng)器需要離開金屬一段距離;3.該頻段在全球都得到認(rèn)可并沒有特殊的限制;4.感應(yīng)器一般以電子標(biāo)簽的形式;5.雖然該頻率的磁場區(qū)域下降很快，但是能夠產(chǎn)生相對均勻的讀寫區(qū)域;6.該系統(tǒng)具有防沖撞特性，可以同時(shí)讀取多個(gè)電子標(biāo)簽;7.可以把某些數(shù)據(jù)信息寫入標(biāo)簽中;8.數(shù)據(jù)傳輸速率比低頻要快， 價(jià)格不是很貴。主要應(yīng)用：圖書管理系統(tǒng)的應(yīng)用;液化氣鋼瓶的管理應(yīng)用;服裝生產(chǎn)線和物流系統(tǒng)的管理和應(yīng)用;三表預(yù)收費(fèi)系統(tǒng);酒店門鎖的管理和應(yīng)用;大型會議人員通道系統(tǒng);固定資產(chǎn)的管理系統(tǒng);醫(yī)藥物流系統(tǒng)的管理和應(yīng)用;智能貨架的管理。甚高頻甚高頻(工作頻率為860MHz到960MHz之間)甚高頻系統(tǒng)通過電場來傳輸能量。電場的能量下降的不是很快，但是讀取的區(qū)域不是很好進(jìn)行定義。該頻段讀取距離比較遠(yuǎn)，無源可達(dá)10m左右。主要是通過電容耦合的方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

特性：1.在該頻段，全球的定義不是很相同-歐洲和部分亞洲定義的頻率為868MHz，北美定義的頻段為902MHz到905MHz之間，在日本建議的頻段為950MHz到956MHz之間。該頻段的波長大概為30cm左右。2.該頻段功率輸統(tǒng)一的定義(美國定義為4W，歐洲定義為500mW)。3.甚高頻頻段的電波不能通過許多材料，特別是水、灰塵、霧等懸浮顆粒物資。相對于高頻的電子標(biāo)簽來說，該頻段的電子標(biāo)簽不需要和金屬分開來。4.電子標(biāo)簽的天線一般是長條和標(biāo)簽狀。天線有線性和圓極化兩種設(shè)計(jì)，滿足不同應(yīng)用的需求。5.該頻段有好的讀取距離，但是對讀取區(qū)域很難進(jìn)行定義。6.有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率，在很短的時(shí)間可以讀取大量的電子標(biāo)簽。主要應(yīng)用：供應(yīng)鏈上的管理和應(yīng)用;生產(chǎn)線自動化的管理和應(yīng)用;航空包裹的管理和應(yīng)用;集裝箱的管理和應(yīng)用;鐵路包裹的管理和應(yīng)用;后勤管理系統(tǒng)的應(yīng)用;大規(guī)模人員進(jìn)出管理的應(yīng)用。有源RFID技術(shù)有源RFID技術(shù)(2.45GHz、5.8GHz)有源RFID具備低發(fā)射功率、通信距離長、傳輸數(shù)據(jù)量大，可靠性高和兼容性好等特點(diǎn)，與無源RFID相比，在技術(shù)上的優(yōu)勢非常明顯。被廣泛地應(yīng)用到公路收費(fèi)、港口貨運(yùn)管理、人員定位管理等應(yīng)用中。但是使用此頻段具有很強(qiáng)的方向性，并且在接收區(qū)域內(nèi)如有金屬物體的話，金屬物體對該頻段的射頻會產(chǎn)生折射和反射，從而影響射頻接收器的信號讀寫。