如何选择合适的频率设计RFID以及实际案例剖析

如何选择合适的频率设计RFID以及实际案例剖析

　　3 案例分析

　　3.1 动物跟踪管理

　　动物跟踪和管理传统上是采用低频频段的射频识别技术，并且有国际规范规范编码及空间信号接口，相应的国际规范分别为ISO11784 和 ISO11785。由于高频和低频的射频识别技术各有优缺点，所以现在国际上关于动物跟踪管理的频段也存在着争论。

　　支持采用低频技术方案的理由主要有：

　　（1）事实上存在的国际规范，兼容性要求。

　　（2）如果采用单天线的解决方案，通常低频系统比高频系统的读写距离要大 20% 到 30%。因为低频系统的数据率低，所以标签芯片的功耗可以做到微瓦以下。

　　（3）虽然低频系统的数据传输速率低，但是鉴于其信号的强壮性，在实际应用中读取效率并不低。

　　（4）低频系统可以穿透动物组织，是植入式的电子标签唯一的频率选择。

　　而支持高频技术方案的理由主要有：

　　（1）国际标准 ISO11784 的动物编码方式完全可以实现在高频和超高频频段的解决方案中，在应用和系统的层面看来并不存在区别。

　　（2）由于频率差异，低频标签需要绕制绕线电感来构成标签天线，制作标签的成本要高于高频标签。高频标签对于信用卡大小的尺寸来说，通常只须绕制 3 圈左右，而且可以采用低成本的印刷工艺。高频标签的整体成本更低。这一点是公认的事实。

　　（3）如果实现合理，高频系统也能够取得和低频系统相当的读写距离。而且高频读写器可以通过门式天线来控制作用范围，利于准确而快速地实现数据采集。

　　（4）完备的抗冲突机制，可以快速而准确地实现多目标读取。效率和准确性都要高于采用低频手持机进行数据采集。

　　（5）高频的频率使用已经成为全球统一的规范，采用高频系统在世界各地都不会面临兼容问题。

　　编者更加支持在生猪等不需植入 RFID 的动物跟踪管理中采用高频的技术方案。主要原因是基于系统的成本考虑。我国的农产品价格和利润空间都非常低，在生猪等动物跟踪管理中硬件的消耗成本主要来自于标签。从降低这部分成本出发应该采用高频技术。

　　同时，考虑到生猪养殖等生产单位通常不具备宽带连接电子标签上有可能不仅仅存放一个标号信息，也可能存放一定的相关数据。而高频解决方案中常见的存储空间可以达到1k 位以上。其次，目前我国主要的 RFID基础设施是基于高频技术的，采用兼容的技术系统在安装成本和可靠性等方面都是有优势的。

　　高频技术从芯片、标签封装、读写机具、系统集成等环节来看，我国拥有上百家供应商，这一点是低频技术不能比拟的。另外，在生猪管理等应用中，并不需要植入式的电子标签，可以采用动物耳标的形式。当然，在动物跟踪管理中采用高频技术方案和传统的高频射频系统还是有所不同的，需要在降低环境对操作距离的影响、专用读写设备开发方面开展研发工作，使得高频的技术在操作距离和可靠性方面达到系统要求。

　　3.2 药品管理

　　即使到2006年的今天，专家仍然认为在消费品领域实现物品级的跟踪管理还是一个需要 3 到 5 年才有可能达到的目标。但是，相对价值较高的药品采用射频识别技术实现单品管理已经是正在发生的现实了。美国食品和药品管理局（FDA）要求在2007 年实现对药品的单品全流程跟踪和管理，实现从原料到家庭药箱的全程管理。

　　对于药品管理的单品管理而言，目前看来采用高频技术更具有综合优势，具体为：

　　（1）高频和超高频都是通过电磁场实现能量和信号的传递的，超高频是通过电场来进行能量和信号的传递的，系统一般工作在远场，对于相距很近的单个物品，标签的失谐会造成标签（物品）的漏读。而高频系统是工作在近场范围内的（即电磁场仍然是束缚在系统内部的，并没有形成电磁波发射出去）能量和信号是通过磁场来进行的，对于系统内部的标签能够准确地进行识别（当然，作用距离仅仅在 1 米以内），有更好地抗电磁干扰（ElectromagneticInterference，EMI）能力。

　　（2）液体和金属的影响。高频信号较超高频而言在水中的衰减小，更适合用在含有液体的容器上，而药品中有相当一部分是液体形态的。

　　（3）存储容量，高频标签的存储容量可以达到 8K 字节，因此可以在标签上存储更多信息而实现一“移动数据库”而不仅仅是一个电子号码。这在目前的超高频解决方案上还没有如此大容量的电子标签。

　　（4）高频 13.56MHz 为国际通用的 ISM 频段，没有兼容性问题。而超高频到目前为止全球还不是所有的地区都有相应的射频识别标签频段可以使用。我国的超高频频段就在制定过程中。

　　4 总结

　　综上所述，各个频段的RFID 技术各有自身的特点。即使是在同一个频段内的射频识别系统，其通信距离也是差异很大的。我们不能够简单地认为某一个频段的射频识别系统的工作距离大于另一个频段的射频识别系统。而在实际选择射频系统时，需要考虑一个RFID 系统的整体成本，以及存储器容量、安全特性等因素，根据这些来综合选择合适的RFID 频段。