選擇適合的頻率設計RFID系統(tǒng)

3 案例分析

3 . 1 動物跟蹤管理

動物跟蹤和管理傳統(tǒng)上是采用低頻頻段的射頻識別技術，并且有國際規(guī)范規(guī)范編碼及空間信號接口，相應的國際規(guī)范分別為ISO11784 和 ISO11785。由于高頻和低頻的射頻識別技術各有優(yōu)缺點，所以現(xiàn)在國際上關于動物跟蹤管理的頻段也存在著爭論。支持采用低頻技術方案的理由主要有：

(1)事實上存在的國際規(guī)范，兼容性要求。

(2)如果采用單天線的解決方案，通常低頻系統(tǒng)比高頻系統(tǒng)的讀寫距離要大 20% 到 30%。因為低頻系統(tǒng)的數(shù)據(jù)率低，所以標簽芯片的功耗可以做到微瓦以下。

(3)雖然低頻系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率低，但是鑒于其信號的強壯性，在實際應用中讀取效率并不低。

(4)低頻系統(tǒng)可以穿透動物組織，是植入式的電子標簽唯一的頻率選擇。而支持高頻技術方案的理由

主要有：

(1)國際標準 ISO11784 的動物編碼方式完全可以實現(xiàn)在高頻和超高頻頻段的解決方案中，在應用和系統(tǒng)的層面看來并不存在區(qū)別。

(2)由于頻率差異，低頻標簽需要繞制繞線電感來構成標簽天線，制作標簽的成本要高于高頻標簽。高頻標簽對于信用卡大小的尺寸來說，通常只須繞制 3 圈左右，而且可以采用低成本的印刷工藝。高頻標簽的整體成本更低。這一點是公認的事實。

(3)如果實現(xiàn)合理，高頻系統(tǒng)也能夠取得和低頻系統(tǒng)相當?shù)淖x寫距離。而且高頻讀寫器可以通過門式天線來控制作用范圍，利于準確而快速地實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。

(4)完備的抗沖突機制，可以快速而準確地實現(xiàn)多目標讀取。效率和準確性都要高于采用低頻手持機進行數(shù)據(jù)采集。

(5)高頻的頻率使用已經(jīng)成為全球統(tǒng)一的規(guī)范，采用高頻系統(tǒng)在世界各地都不會面臨兼容問題。編者更加支持在生豬等不需植入 RFID 的動物跟蹤管理中采用高頻的技術方案。主要原因是基于系統(tǒng)的成本考慮。我國的農產品價格和利潤空間都非常低，在生豬等動物跟蹤管理中硬件的消耗成本主要來自于標簽。從降低這部分成本出發(fā)應該采用高頻技術。同時，考慮到生豬養(yǎng)殖等生產單位通常不具備寬帶連接電子標簽上有可能不僅僅存放一個標號信息，也可能存放一定的相關數(shù)據(jù)。而高頻解決方案中常見的存儲空間可以達到1k 位以上。其次，目前我國主要的 RFID基礎設施是基于高頻技術的，采用兼容的技術系統(tǒng)在安裝成本和可靠性等方面都是有優(yōu)勢的。高頻技術從芯片、標簽封裝、讀寫機具、系統(tǒng)集成等環(huán)節(jié)來看，我國擁有上百家供應商，這一點是低頻技術不能比擬的。另外，在生豬管理等應用中，并不需要植入式的電子標簽，可以采用動物耳標的形式。當然，在動物跟蹤管理中采用高頻技術方案和傳統(tǒng)的高頻射頻系統(tǒng)還是有所不同的，需要在降低環(huán)境對操作距離的影響、專用讀寫設備開發(fā)方面開展研發(fā)工作，使得高頻的技術在操作距離和可靠性方面達到系統(tǒng)要求。

3.2 藥品管理

即使到 2 0 0 6 年的今天，專家仍然認為在消費品領域實現(xiàn)物品級的跟蹤管理還是一個需要 3 到 5 年才有可能達到的目標。但是，相對價值較高的藥品采用射頻識別技術實現(xiàn)單品管理已經(jīng)是正在發(fā)生的現(xiàn)實了。美國食品和藥品管理局(FDA)要求在2007 年實現(xiàn)對藥品的單品全流程跟蹤和管理，實現(xiàn)從原料到家庭藥箱的全程管理。對于藥品管理的單品管理而言，目前看來采用高頻技術更具有綜合優(yōu)勢，具體為：

(1)高頻和超高頻都是通過電磁場實現(xiàn)能量和信號的傳遞的，超高頻是通過電場來進行能量和信號的傳遞的，系統(tǒng)一般工作在遠場，對于相距很近的單個物品，標簽的失諧會造成標簽(物品)的漏讀。而高頻系統(tǒng)是工作在近場范圍內的(即電磁場仍然是束縛在系統(tǒng)內部的，并沒有形成電磁波發(fā)射出去)能量和信號是通過磁場來進行的，對于系統(tǒng)內部的標簽能夠準確地進行識別(當然，作用距離僅僅在 1 米以內)，有更好地抗電磁干擾(ElectromagneticInterference，EMI)能力。

(2)液體和金屬的影響。高頻信號較超高頻而言在水中的衰減小，更適合用在含有液體的容器上，而藥品中有相當一部分是液體形態(tài)的。

(3)存儲容量，高頻標簽的存儲容量可以達到 8K 字節(jié)，因此可以在標簽上存儲更多信息而實現(xiàn)一“移動數(shù)據(jù)庫”而不僅僅是一個電子號碼。這在目前的超高頻解決方案上還沒有如此大容量的電子標簽。

(4)高頻 13.56MHz 為國際通用的 ISM 頻段，沒有兼容性問題。而超高頻到目前為止全球還不是所有的地區(qū)都有相應的射頻識別標簽頻段可以使用。我國的超高頻頻段就在制定過程中。

4 總結

綜上所述，各個頻段的RFID 技術各有自身的特點。即使是在同一個頻段內的射頻識別系統(tǒng)，其通信距離也是差異很大的。我們不能夠簡單地認為某一個頻段的射頻識別系統(tǒng)的工作距離大于另一個頻段的射頻識別系統(tǒng)。而在實際選擇射頻系統(tǒng)時，需要考慮一個RFID 系統(tǒng)的整體成本，以及存儲器容量、安全特性等因素，根據(jù)這些來綜合選擇合適的RFID 頻段。