【編者按】RFID的頻段劃分及無(wú)源超高頻電子標(biāo)簽的關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn),，都是了解和應(yīng)用RFID超高頻系統(tǒng)所必須掌握的基礎(chǔ)知識(shí),。借助RFID中國(guó)網(wǎng)“無(wú)源電子標(biāo)簽" title="超高頻電子標(biāo)簽">超高頻電子標(biāo)簽（860-960MHZ）大型品牌導(dǎo)購(gòu)指南及光盤(pán)電子書(shū)活動(dòng)”之際，RFID中國(guó)網(wǎng)特別邀約了北京國(guó)金源富科技有限公司許雷先生為我們撰寫(xiě)了此篇文章,，供業(yè)界分享,。    

            射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification)，簡(jiǎn)稱RFID,，是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù),，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),，識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境,。利用超高頻RFID（UHF RFID）技術(shù)可以識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體,，并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽。UHF RFID識(shí)別具有無(wú)方向性,，可批量識(shí)別,、壽命長(zhǎng)、不可改寫(xiě),、耐污染等特點(diǎn),，并且可利用RFID的存儲(chǔ)區(qū)寫(xiě)入重要信息。

        一,、RFID的頻率標(biāo)準(zhǔn)

        頻率使用許可

        射頻系統(tǒng)的工作頻率是射頻識(shí)別技術(shù)系統(tǒng)最基本的技術(shù)參數(shù)之一,。工作頻率的選擇在很大程度上決定了電子標(biāo)簽的應(yīng)用范圍、技術(shù)可行性以及系統(tǒng)成本的高低,。
        射頻識(shí)別系統(tǒng)歸根到底是一種無(wú)線電傳播系統(tǒng),，它必須占據(jù)一定的空間通信信道。在空間通信信道中,，射頻信號(hào)智能以電磁耦合或電磁反射的形式表現(xiàn)出來(lái),，因此，射頻識(shí)別系統(tǒng)的性能必然會(huì)受到電磁波空間傳輸特性的影響,。
        在人們?nèi)粘Ｉ钪?，電磁波無(wú)處不在，如飛機(jī)的導(dǎo)航,、電臺(tái)的廣播,、軍事應(yīng)用等。中國(guó)由國(guó)家無(wú)線電管理委員會(huì)（簡(jiǎn)稱無(wú)委會(huì)）進(jìn)行統(tǒng)一管理,。因此,，無(wú)線電產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用都必須得到國(guó)家許可。

        二,、頻率劃分

        由于很多領(lǐng)域的應(yīng)用需要系統(tǒng)工作于一定的頻率范圍內(nèi),，因此需要對(duì)頻率進(jìn)行分段。近年來(lái),，對(duì)頻譜的分段已經(jīng)進(jìn)行了幾次，其中,，最常用的是電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）建立的,，規(guī)定：射頻識(shí)別系統(tǒng)屬于無(wú)線電的應(yīng)用范疇，因此,，其使用不能干擾到其他系統(tǒng)的正常工作,，ISM使用的頻率范圍通常是局部的無(wú)線電通信頻段,，因此，通常情況下,，無(wú)線射頻使用的頻段是ISM頻段,。
        射頻識(shí)別系統(tǒng)最主要的工作頻率是0-135k,ISM頻率6.78MHZ\13.56MHZ\27.125MHZ\40.68MHZ\433.92MHZ\869.0MHZ\915MHZ\2.45GHZ\5.8GHZ以及24.125GHZ。 

        下面我們主要介紹一下頻段869MHZ和915MHZ,。

       目前全球超高頻射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作頻率在860-960之間,，這是因?yàn)樯漕l識(shí)別系統(tǒng)將應(yīng)用于全世界，然而在全球找不到一個(gè)射頻識(shí)別系統(tǒng)可以適用的共同頻率,，世界各國(guó)對(duì)頻率方面的具體規(guī)定也各不相同,。因此，頻率問(wèn)題對(duì)射頻識(shí)別系統(tǒng)來(lái)講是一個(gè)重要的問(wèn)題,。頻率問(wèn)題主要包括工作頻率的范圍,、發(fā)射功率的大小、調(diào)頻技術(shù),、信道寬度等,。
        頻段869MHz，允許短距離使用,，如郵政,、會(huì)議等。頻段888-889和902-928被射頻識(shí)別系統(tǒng)廣泛應(yīng)用,。此外,，次臨近的頻段被D-網(wǎng)絡(luò)電話和無(wú)繩電話占用
        全球的頻段由國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)劃和分配，ITU把全球劃分為3個(gè)大區(qū),，他們分別為區(qū)域1（歐洲和非洲地區(qū)）,、區(qū)域2（美洲地區(qū)）、區(qū)域3（大洋洲和亞洲地區(qū)）,。
        超高頻RFID電子標(biāo)簽的特性如下：
        1.超高頻電子標(biāo)簽通過(guò)電場(chǎng)傳輸能量,。電場(chǎng)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(wú)源可達(dá)10m左右，主要通過(guò)電容耦合的方式進(jìn)行能量交換和數(shù)據(jù)傳輸,。 
        2.超高頻頻段的電波不能通過(guò)許多材料,，特別是水、灰塵,、霧等懸浮顆粒物,。 
        3.電子標(biāo)簽的天線一般是長(zhǎng)條和標(biāo)簽狀。天線有線性和圓極化兩種設(shè)計(jì),，以滿足相應(yīng)的應(yīng)用需求,。 
        4.該頻段有好的讀取距離,，但是對(duì)讀取區(qū)域很難進(jìn)行定義。 
        5.有很高的傳輸速率,，在很短的時(shí)間內(nèi),，可以讀取大量的電子標(biāo)簽。
 
        三,、超高頻RFID電子標(biāo)簽組成

        電子標(biāo)簽可分為兩部分,，即電子標(biāo)簽的芯片和標(biāo)簽的天線。天線功能是手機(jī)閱讀器發(fā)射到空間的電磁波和將芯片本身發(fā)射的能量以電磁波的方式發(fā)射出去,；芯片的功能是對(duì)標(biāo)簽接收到的信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié),、解碼等各種處理，并把電子標(biāo)簽需要返回的信號(hào)進(jìn)行編碼,、調(diào)制等各種處理,。

        1、芯片

        超高頻電子標(biāo)簽芯片是電子標(biāo)簽的核心部分,，它的作用包括標(biāo)簽信息存儲(chǔ),，標(biāo)簽接收信號(hào)處理和標(biāo)簽發(fā)射信號(hào)的處理。
芯片按照功能和結(jié)構(gòu)特征劃分為射頻,、模擬前端,、數(shù)字控制，存儲(chǔ)單元三大模塊,，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：

         A,、射頻前端
        除了提供閱讀器和電子標(biāo)簽數(shù)字模塊的傳輸接口外，還提供數(shù)字電路的電源,。

        B,、模擬前端
        超高片電子標(biāo)簽?zāi)M前端處在射頻前端和后端數(shù)字電路之間，主要包括：
        1. 芯片提供穩(wěn)定的電壓 
        2. 將射頻輸入端得到的信號(hào)進(jìn)行檢波,，得到數(shù)字基帶所需的信號(hào),。 
        3. 位數(shù)字基帶提供上電復(fù)位信號(hào)。 
        4. 提供芯片的穩(wěn)定偏置電流,。 
        5. 位數(shù)字基帶提供穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)等,。

        C、數(shù)字控制模塊
        數(shù)字控制模塊由PPM譯碼模塊,、命令處理模塊,、CRC模塊、主狀態(tài)機(jī),、編碼模塊,、防碰撞控制、映射模塊,、通用寄存器,、專用寄存器、EEPROM接口組成,，其主要功能是處理模擬借條后的數(shù)據(jù),，負(fù)責(zé)與月突起的通信，并根據(jù)需求與EEPROM通信,?；诮档陀布_(kāi)銷和設(shè)計(jì)復(fù)雜度的考慮，數(shù)字部分的時(shí)序控制均采用狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn),。

        2,、天線

        天線是一種具有將導(dǎo)行波與自由空間波相互轉(zhuǎn)功能的結(jié)構(gòu)。它存在于一個(gè)由波束范圍,、立體弧度和立體角構(gòu)成的三維世界中,。無(wú)線電設(shè)計(jì)輸出的射頻信號(hào)功率，通過(guò)饋線輸送到天線,，由天線以電磁波形式輻射出去,。電磁波到達(dá)接收地點(diǎn)后，由天線接收下來(lái),，并通過(guò)饋線發(fā)送到無(wú)線電接收機(jī),。沒(méi)有天線也就沒(méi)有無(wú)線電通信。
        在超高頻電子標(biāo)簽中,，天線面積占主導(dǎo)地位,，即標(biāo)簽面積主要取決于其天線面積。然而天線的物理尺寸受到其工作頻率電磁波波長(zhǎng)的限制,，在超高頻下電磁波波長(zhǎng)為30cm,，相對(duì)于電子標(biāo)簽的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，這個(gè)尺寸不是太大,，因此實(shí)際電子標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)的尺寸都會(huì)小于這個(gè)尺寸,，一般尺寸設(shè)計(jì)到5-10cm，這種天線一般稱為小天線,。
        一般在超高頻應(yīng)用頻段中,，最常用的是偶極子天線（又稱為對(duì)稱振子天線）。其中,，偶極子天線由兩端同樣粗細(xì)和等長(zhǎng)的直導(dǎo)線排成一條直線構(gòu)成,，信號(hào)從中間的兩個(gè)端點(diǎn)饋入，在偶極子的兩臂上產(chǎn)生一定的電流分布,，種種電流分布就在天線周圍空間激發(fā)起電磁場(chǎng),。偶極子天線也可分為4種類型，即半波偶極子天線,、雙線折疊偶極子天線,、三線折疊偶戒子天線和雙偶極子天線,。如下圖。 

         四,、超高頻電子標(biāo)簽的封裝

        封裝的分類

        從材料：
        1. 紙質(zhì)標(biāo)簽,；2塑料標(biāo)簽；3玻璃標(biāo)簽 
        從形狀：
        1. 信用卡標(biāo)簽,；2,、線形標(biāo)簽；3,、圓形標(biāo)簽,；4、手表型標(biāo)簽,；5其他形狀

        封裝的加工

        封裝環(huán)節(jié)主要包括3個(gè)主要工藝,，即天線基板制作、Inlay的制作（一次封裝）和基板上的涂覆絕緣膜,、沖裁（二次封裝）,。
        1. 天線基板的制作目前主要包括兩種方式，一種是傳統(tǒng)的蝕刻工藝,，另一種是通過(guò)絲網(wǎng)印刷工藝來(lái)實(shí)現(xiàn),。蝕刻工藝是將鋁箔和薄膜加工成鋁復(fù)合材料，再通過(guò)印刷彩色防腐蝕劑形成新的復(fù)合材料,，通過(guò)蝕刻生產(chǎn)設(shè)備,，加工成天線形狀的復(fù)合材料基板。這種工藝實(shí)際上是一種天線復(fù)合材料的成型過(guò)程,。如今超高頻電子標(biāo)簽印制的過(guò)程中,，導(dǎo)電油墨主要用于印制RFID天線，以替代傳統(tǒng)的壓箔法或腐蝕法制作金屬天線,。 
        2. Inlay的制作（一次封裝）是指將帶有天線的基板和芯片通過(guò)點(diǎn)膠的方式制作成Inlay的過(guò)程,，超高頻電子標(biāo)簽的封裝環(huán)節(jié)主要體現(xiàn)在天線基板和芯片的互聯(lián)上，最適宜的封裝方式為倒貼裝芯片技術(shù)（Flip Chip）,，它具有高性能,、低成本、微型化,、高可靠性的特點(diǎn),，為適應(yīng)柔性基板材料，倒貼裝的鍵合材料要以導(dǎo)電膠來(lái)實(shí)現(xiàn)芯片與天線焊盤(pán)的互連,。  

        3. 基板上得涂覆絕緣膜,、沖裁（二次封裝）。超高頻電子標(biāo)簽從形態(tài)上分為三大類，即傳統(tǒng)標(biāo)簽類（不干膠）,、注塑類和卡片類,。 
        4. 傳統(tǒng)的自粘不干膠電子標(biāo)簽用標(biāo)簽復(fù)合設(shè)備完成封裝加工過(guò)程。標(biāo)簽由層面,、芯片線路層,、膠層、底層組成,。面層可以用紙、PP,、PET等多種材質(zhì)制作產(chǎn)品的表面,，應(yīng)用涂布設(shè)備將冷凝膠涂覆到Inlay層上，再加上塑料材質(zhì)的底紙,，就形成了電路帶保護(hù)的標(biāo)簽,，再刷上膠，和離型紙結(jié)合,，就形成了成卷的不干膠電子標(biāo)簽,，再經(jīng)過(guò)模切等工序，就形成了單個(gè)的不干膠電子標(biāo)簽,； 
        5. 注塑類和PVC卡片與傳統(tǒng)的制卡工藝相似,，即在成卷的Inlay表面上涂光油，通過(guò)與印刷好的上下底料相結(jié)合,，形成大張的成品標(biāo)簽卡,，再通過(guò)印刷、層壓,、沖切等形成符合ISO7810卡片標(biāo)準(zhǔn)尺寸的標(biāo)簽卡,，也可按照需要加工成異性等形式。
 
        五,、超高頻RFID標(biāo)簽的技術(shù)參數(shù)

        1. 標(biāo)簽的能量需求 
        標(biāo)簽的能量需求指的是激活標(biāo)簽芯片電路所需要的能量范圍,；
        2. 標(biāo)簽的傳輸速率 
        標(biāo)簽向讀寫(xiě)器反饋所攜帶的數(shù)據(jù)的傳輸速率以及接受來(lái)自讀寫(xiě)器的寫(xiě)入數(shù)據(jù)命令的速率。
        3. 標(biāo)簽的讀寫(xiě)速度 
        被讀寫(xiě)器識(shí)別和寫(xiě)入的時(shí)間決定,，一般為毫秒級(jí)
        4. 標(biāo)簽的容量 
        一般可達(dá)到1024Byte的數(shù)據(jù)量,。
        5. 標(biāo)簽的封裝形式 
        取決于標(biāo)簽天線的形狀

        六、電子標(biāo)簽應(yīng)用領(lǐng)域

        應(yīng)用領(lǐng)域主要包括：供應(yīng)鏈上的管理和應(yīng)用,、生產(chǎn)線自動(dòng)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,、后勤管理的應(yīng)用等。

        七、超高頻RFID標(biāo)簽的標(biāo)準(zhǔn)

        1. ISO/IEC18000-6定義了超高頻的物理層和通信的協(xié)議,；空中接口定義了TypeA和TypeB兩部分,；支持可讀和可寫(xiě)操作。 
        2. EPCglobal定義了電子物品編碼的結(jié)構(gòu)和超高頻的空中接口以及通信的協(xié)議,，如class0,、Class1Gen1、ClassGen2. 
        3. UbiquitousID,日本的組織,，定義了UID編碼的結(jié)構(gòu)和通信管理協(xié)議,。