射頻頻譜

無線電波

電磁波譜由利用電磁能量產生的各種波頻率組成。無線電波本質上是一種穿越空間的擾動，將能量從一個地方傳遞到另一個地方。無線電波是振蕩的，能量在傳播過程中強度不斷升降。這種振蕩通常表現為由峰值（高點）和低谷（低點）組成的波浪形態。從谷到谷或峰到峰的路徑被視為完整的波周期，每秒內發生的周期數稱為波的振蕩率。

無線電波由頻率和波長來表征。頻率以赫茲為單位，一赫茲等于每秒一個完整的波周期;因此，頻率依賴于波的振蕩率。

波長

在射頻頻譜的無線電波子集內，有六個指定的頻段：

• 極低頻
• 低頻
• 中頻
• 高頻
• 超高頻
• 極高頻

從光譜的左側開始，向右移動，波長逐漸減小。極低頻（VLF）是頻譜左側的第一個頻率范圍，平均波長約為55,000米。這意味著從一個峰值到另一個峰（或一個槽）的極低頻波平均距離為55,000米，相當于大約500個美國橄欖球場的疊加。由于無線電波長與數據傳輸速度相關（即波長越長，數據傳輸越慢，反之亦然），極低頻波會導致讀取率非常低;因此，極低頻頻在RFID應用中并不常見。

在無線電波段的八個頻率中，有三個通常用于RFID應用：

• 低頻（LF）
• 高頻（HF）
• 超高頻（UHF）

低頻

1.關于

低頻段（LF）在30 kHz到300 kHz之間，長波長約為2400米。由于該頻段上通信多種信號類型，低頻射頻識別系統僅允許使用125至134 kHz之間的小范圍。長使低頻波能夠穿透金屬和水，這在該頻段是獨有的。

雖然低頻RFID波長較長，但讀取范圍比高頻和超高頻RFID短——在理想條件下僅可從幾厘米延伸至約50厘米。短讀段是由于依賴磁耦合。

LF標簽通常比HF和UHFRFID標簽更貴，但價格因類型和應用而異。通常，它們的價格在每個標簽的0.70美元到20美元之間，且完全通過磁性耦合供電——這意味著根據應用的磨損情況，它們可以無限期使用。它們有各種形狀和尺寸，但所有標簽都使用相同類型的磁耦合來供電和通信。這些標簽的讀取速率也相對較慢，因為傳輸數據速率非常低，讀取器接收和解碼標簽信號的時間更長。

根據應用不同，光頻天線/RFID讀卡器組合可選擇，價格通常從幾百美元到一千美元不等。與其他RFID標簽不同，LF標簽沒有安全標準，因此不推薦用于要求加密通信的應用。

2.應用

LF RFID系統最常用于動物追蹤應用（如寵物標記和家畜識別），但也應用于部分門禁控制應用。LF標簽非常適合動物追蹤應用，因為它們可以輕松穿透動物體內（含水）。

高頻

1.關于

射頻頻譜的高頻（HF）頻段范圍從3 MHz到30 MHz。高頻波的波長遠短于低頻波——僅約22米，長度略少于兩輛校車。高頻信號和低頻信號一樣，利用磁耦合在標簽與RFID讀卡器/天線之間通信。HF波可以穿透大多數材料，除了水和致密金屬。像鋁這樣的薄金屬仍然可以貼上HF標簽并正常工作。

HF RFID 標簽的一般讀取范圍通常從幾厘米到約一米長，具體取決于系統的設置。

在射頻頻譜的高頻段內，近場通信（NFC）是一種由國際標準化組織（ISO，ISO 14443 和 ISO 18000-3）批準的通信協議。由于NFC是全球通信標準，因此受監管，它在單一頻率上工作——13.56 MHz。作為全球通信標準認證且僅在一個頻率上運行，使NFC能夠輕松適應數百種應用。

HF和NFC標簽價格相對較低，但根據尺寸和形制不同，價格在每個標簽大約0.35美元到10美元之間。這些標簽通常以標簽、卡片或塑料封裝標簽的形式送達，尺寸較小，便于貼在多種不同類型的物品上。HF標簽依賴磁耦合作為電源，因此除非因標簽磨損而損壞，否則通常能持續使用整個應用壽命。

高頻RFID讀卡器與高頻標簽一起使用，成本相對較低，通常不超過幾百美元。NFC標簽可以用相同的HF讀卡器讀取，包括任何配備HF/NFC讀卡器的智能手機。智能手機讀取的能力使HF/NFC標簽在無數應用中廣泛流行。

2.應用

HF和NFC RFID應用不斷涌現，來自眾多希望利用RFID技術解決業務問題的公司。NFC在廣告海報、智能產品和品牌/物品互動體驗等營銷應用中尤為流行。HF RFID 最常用的應用包括門禁控制應用、數據傳輸應用以及部分工單應用。

HF RFID標簽也被用于美國、挪威、日本、澳大利亞、印度等國家的護照中。過去曾有人批評護照中這些標簽的安全性，后來通過加裝金屬內襯以降低讀取距離，以及需輸入RFID讀卡器讀取標簽的密碼來解決。

超高頻

1.關于

射頻頻譜內的超高頻（UHF）頻段范圍為300 MHz至3 GHz;然而，大多數UHF RFID系統運行在860至960 MHz頻段之間。主要例外是433 MHz和2.45 GHz的RFID系統。

UHF RFID系統在這些指定頻段內工作，這得益于GS1制定的通信協議標準以及各國/地區制定的頻率監管標準。這些標準和法規是RFID不可或缺的一部分。如果沒有它們：

1. 設備之間可能會相互干擾，導致無法使用或效率極差，因為它們在爭奪帶寬。
2. 該技術的廣泛采用將面臨挑戰，因為系統將運行在不同的頻段，且協議/信令標準也不同。

UHF RFID系統不通過磁耦合進行通信;相反，它們采用被動背散射調制，遵循GS1 EPCglobal UHF 1類第二代規范（該規范被認可為ISO-18000-6C標準）。

UHF波長平均約為33厘米（或一英尺）;但在高頻段，如2.45 GHz，波長可小至12厘米。UHF RFID通常部署于兩種類型的RFID系統中——被動式或主動式。

2.被動UHF RFID技術

被動UHF RFID系統（與主動UHF RFID系統相比）的定義性質在于RFID標簽的工作方式。被動UHF RFID標簽依賴被動背散射調制來工作，且沒有額外的電源。簡而言之，這意味著RFID讀取器通過天線發送能量，作為射頻波傳遞到UHF RFID標簽，使它們充滿能量并回應讀取器。這種響應稱為后向散射，因為標簽會將從讀者那里接收到的能量的一部分散射回去。由于標簽除了讀取器提供的額外電力外，沒有額外電力可用，這些系統的最大讀取距離約為30米。

由于廣泛采用，UHF RFID被動標簽的成本較低。超高頻RFID標簽的批量價格可降至每張0.10美元，同時平均讀取范圍為2-5米。UHF RFID被動標簽多年來大幅降低成本，使企業和個人能夠將低成本標簽標簽作為一次性資產標識。

被動UHF標簽對液體和金屬都非常敏感。這是因為超高頻波會反射、折射或吸收到不友好射頻的材料中。盡管在液體和金屬存在下性能下降可能難以克服，但通過分析應用環境并采用技術克服障礙（如安裝射頻屏蔽和/或使用安裝RFID金屬標簽）可以減輕干擾。

被動UHF標簽有多種形制，通常細分為堅固型、高溫型、標簽型、高內存型等類別。標簽通常能持續應用壽命，除非因磨損損壞，且由于不含電池，壽命不受電源依賴。

超高頻射頻射頻系統的硬件需要比高頻和低頻系統設備更為投入。讀卡器價格從低價讀卡器450美元到堅固手持RFID讀卡器超過2500美元不等。

3.被動UHF射頻識別應用

被動UHF RFID系統被廣泛應用于數百種不同領域，如工具跟蹤、IT資產跟蹤、比賽計時和洗衣管理。由于這些標簽的長讀取范圍和低成本，這些標簽的新應用不斷被發現。

4.主動UHF RFID

主動UHF RFID系統不依賴被動背向散射來工作;相反，它們使用內置電池作為電源。由于這些標簽內置電池，無需RFID讀取器供電;相反，它們會在預定的間隔主動發出信標信號。這些信標會向任何在標簽范圍內的讀者通報標簽的存在。主動RFID讀取器通過標簽檢測信標，并將其傳遞到主機系統進行處理。

主動UHF射頻識別標簽由于內置電池的特性，讀取范圍可以非常長，信標可被100米外的讀卡器檢測到。內部電池接收的信號增強功率也幫助這些標簽克服通常阻礙射頻波的材料，如金屬和水。某些主動RFID標簽經過設計，能夠承受極低溫度和堅固的環境，甚至能在雪地或土壤中繼續信標。

主動RFID標簽相對昂貴，因為它們包含內部電池和其他電子元件。根據其功能（如Wi-Fi、藍牙、GPS），這些標簽的價格為每個標簽20美元及以上。主動標簽的一個缺點是其壽命有限。由于它們依賴電池供電，這些標簽（和電池一樣）只能使用大約3-5年（取決于信標速率）。雖然這個時間段對某些應用來說效果不錯，但其他應用可能需要更換標簽。

5.主動 UHF RFID 應用

主動UHF射頻識別應用常用于石油天然氣、交通運輸和車輛跟蹤等行業。由于有激活標簽信標，它們在移動時更容易讀取，非常適合追蹤貨柜和車輛。此外，管道和建筑設備等跟蹤物品是主動射頻識別（RFID）中較受歡迎的用途之一，因為停放場涵蓋了非常大的區域。主動標簽可以安裝在戶外的材料和大型資產上，并由手持或車載讀取器讀取，以獲取其位置信息。

選擇方法

為了選擇最適合特定系統的RFID類型，需要考慮某些要求，如讀取范圍、數據傳輸速率、可用功能等。分析頻率、標簽和硬件選項的一個方便方法是回答關于應用的問題。例如：

• 你的申請是什么？
• 有沒有什么極端的環境因素需要考慮？
• 需要什么類型的讀取范圍？
• 被標記的物品由哪種材料組成？
• 你有標簽尺寸限制嗎？

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