射频频谱

无线电波

电磁波谱由利用电磁能量产生的各种波频率组成。无线电波本质上是一种穿越空间的扰动，将能量从一个地方传递到另一个地方。无线电波是振荡的，能量在传播过程中强度不断升降。这种振荡通常表现为由峰值（高点）和低谷（低点）组成的波浪形态。从谷到谷或峰到峰的路径被视为完整的波周期，每秒内发生的周期数称为波的振荡率。

无线电波由频率和波长来表征。频率以赫兹为单位，一赫兹等于每秒一个完整的波周期;因此，频率依赖于波的振荡率。

波长

在射频频谱的无线电波子集内，有六个指定的频段：

• 极低频
• 低频
• 中频
• 高频
• 超高频
• 极高频

从光谱的左侧开始，向右移动，波长逐渐减小。极低频（VLF）是频谱左侧的第一个频率范围，平均波长约为55,000米。这意味着从一个峰值到另一个峰（或一个槽）的极低频波平均距离为55,000米，相当于大约500个美国橄榄球场的叠加。由于无线电波长与数据传输速度相关（即波长越长，数据传输越慢，反之亦然），极低频波会导致读取率非常低;因此，极低频频在RFID应用中并不常见。

在无线电波段的八个频率中，有三个通常用于RFID应用：

• 低频（LF）
• 高频（HF）
• 超高频（UHF）

低频

1.关于

低频段（LF）在30 kHz到300 kHz之间，长波长约为2400米。由于该频段上通信多种信号类型，低频射频识别系统仅允许使用125至134 kHz之间的小范围。长使低频波能够穿透金属和水，这在该频段是独有的。

虽然低频RFID波长较长，但读取范围比高频和超高频RFID短——在理想条件下仅可从几厘米延伸至约50厘米。短读段是由于依赖磁耦合。

LF标签通常比HF和UHFRFID标签更贵，但价格因类型和应用而异。通常，它们的价格在每个标签的0.70美元到20美元之间，且完全通过磁性耦合供电——这意味着根据应用的磨损情况，它们可以无限期使用。它们有各种形状和尺寸，但所有标签都使用相同类型的磁耦合来供电和通信。这些标签的读取速率也相对较慢，因为传输数据速率非常低，读取器接收和解码标签信号的时间更长。

根据应用不同，光频天线/RFID读卡器组合可选择，价格通常从几百美元到一千美元不等。与其他RFID标签不同，LF标签没有安全标准，因此不推荐用于要求加密通信的应用。

2.应用

LF RFID系统最常用于动物追踪应用（如宠物标记和家畜识别），但也应用于部分门禁控制应用。LF标签非常适合动物追踪应用，因为它们可以轻松穿透动物体内（含水）。

高频

1.关于

射频频谱的高频（HF）频段范围从3 MHz到30 MHz。高频波的波长远短于低频波——仅约22米，长度略少于两辆校车。高频信号和低频信号一样，利用磁耦合在标签与RFID读卡器/天线之间通信。HF波可以穿透大多数材料，除了水和致密金属。像铝这样的薄金属仍然可以贴上HF标签并正常工作。

HF RFID 标签的一般读取范围通常从几厘米到约一米长，具体取决于系统的设置。

在射频频谱的高频段内，近场通信（NFC）是一种由国际标准化组织（ISO，ISO 14443 和 ISO 18000-3）批准的通信协议。由于NFC是全球通信标准，因此受监管，它在单一频率上工作——13.56 MHz。作为全球通信标准认证且仅在一个频率上运行，使NFC能够轻松适应数百种应用。

HF和NFC标签价格相对较低，但根据尺寸和形制不同，价格在每个标签大约0.35美元到10美元之间。这些标签通常以标签、卡片或塑料封装标签的形式送达，尺寸较小，便于贴在多种不同类型的物品上。HF标签依赖磁耦合作为电源，因此除非因标签磨损而损坏，否则通常能持续使用整个应用寿命。

高频RFID读卡器与高频标签一起使用，成本相对较低，通常不超过几百美元。NFC标签可以用相同的HF读卡器读取，包括任何配备HF/NFC读卡器的智能手机。智能手机读取的能力使HF/NFC标签在无数应用中广泛流行。

2.应用

HF和NFC RFID应用不断涌现，来自众多希望利用RFID技术解决业务问题的公司。NFC在广告海报、智能产品和品牌/物品互动体验等营销应用中尤为流行。HF RFID 最常用的应用包括门禁控制应用、数据传输应用以及部分工单应用。

HF RFID标签也被用于美国、挪威、日本、澳大利亚、印度等国家的护照中。过去曾有人批评护照中这些标签的安全性，后来通过加装金属内衬以降低读取距离，以及需输入RFID读卡器读取标签的密码来解决。

超高频

1.关于

射频频谱内的超高频（UHF）频段范围为300 MHz至3 GHz;然而，大多数UHF RFID系统运行在860至960 MHz频段之间。主要例外是433 MHz和2.45 GHz的RFID系统。

UHF RFID系统在这些指定频段内工作，这得益于GS1制定的通信协议标准以及各国/地区制定的频率监管标准。这些标准和法规是RFID不可或缺的一部分。如果没有它们：

1. 设备之间可能会相互干扰，导致无法使用或效率极差，因为它们在争夺带宽。
2. 该技术的广泛采用将面临挑战，因为系统将运行在不同的频段，且协议/信令标准也不同。

UHF RFID系统不通过磁耦合进行通信;相反，它们采用被动背散射调制，遵循GS1 EPCglobal UHF 1类第二代规范（该规范被认可为ISO-18000-6C标准）。

UHF波长平均约为33厘米（或一英尺）;但在高频段，如2.45 GHz，波长可小至12厘米。UHF RFID通常部署于两种类型的RFID系统中——被动式或主动式。

2.被动UHF RFID技术

被动UHF RFID系统（与主动UHF RFID系统相比）的定义性质在于RFID标签的工作方式。被动UHF RFID标签依赖被动背散射调制来工作，且没有额外的电源。简而言之，这意味着RFID读取器通过天线发送能量，作为射频波传递到UHF RFID标签，使它们充满能量并回应读取器。这种响应称为后向散射，因为标签会将从读者那里接收到的能量的一部分散射回去。由于标签除了读取器提供的额外电力外，没有额外电力可用，这些系统的最大读取距离约为30米。

由于广泛采用，UHF RFID被动标签的成本较低。超高频RFID标签的批量价格可降至每张0.10美元，同时平均读取范围为2-5米。UHF RFID被动标签多年来大幅降低成本，使企业和个人能够将低成本标签标签作为一次性资产标识。

被动UHF标签对液体和金属都非常敏感。这是因为超高频波会反射、折射或吸收到不友好射频的材料中。尽管在液体和金属存在下性能下降可能难以克服，但通过分析应用环境并采用技术克服障碍（如安装射频屏蔽和/或使用安装RFID金属标签）可以减轻干扰。

被动UHF标签有多种形制，通常细分为坚固型、高温型、标签型、高内存型等类别。标签通常能持续应用寿命，除非因磨损损坏，且由于不含电池，寿命不受电源依赖。

超高频射频射频系统的硬件需要比高频和低频系统设备更为投入。读卡器价格从低价读卡器450美元到坚固手持RFID读卡器超过2500美元不等。

3.被动UHF射频识别应用

被动UHF RFID系统被广泛应用于数百种不同领域，如工具跟踪、IT资产跟踪、比赛计时和洗衣管理。由于这些标签的长读取范围和低成本，这些标签的新应用不断被发现。

4.主动UHF RFID

主动UHF RFID系统不依赖被动背向散射来工作;相反，它们使用内置电池作为电源。由于这些标签内置电池，无需RFID读取器供电;相反，它们会在预定的间隔主动发出信标信号。这些信标会向任何在标签范围内的读者通报标签的存在。主动RFID读取器通过标签检测信标，并将其传递到主机系统进行处理。

主动UHF射频识别标签由于内置电池的特性，读取范围可以非常长，信标可被100米外的读卡器检测到。内部电池接收的信号增强功率也帮助这些标签克服通常阻碍射频波的材料，如金属和水。某些主动RFID标签经过设计，能够承受极低温度和坚固的环境，甚至能在雪地或土壤中继续信标。

主动RFID标签相对昂贵，因为它们包含内部电池和其他电子元件。根据其功能（如Wi-Fi、蓝牙、GPS），这些标签的价格为每个标签20美元及以上。主动标签的一个缺点是其寿命有限。由于它们依赖电池供电，这些标签（和电池一样）只能使用大约3-5年（取决于信标速率）。虽然这个时间段对某些应用来说效果不错，但其他应用可能需要更换标签。

5.主动 UHF RFID 应用

主动UHF射频识别应用常用于石油天然气、交通运输和车辆跟踪等行业。由于有激活标签信标，它们在移动时更容易读取，非常适合追踪货柜和车辆。此外，管道和建筑设备等跟踪物品是主动射频识别（RFID）中较受欢迎的用途之一，因为停放场涵盖了非常大的区域。主动标签可以安装在户外的材料和大型资产上，并由手持或车载读取器读取，以获取其位置信息。

选择方法

为了选择最适合特定系统的RFID类型，需要考虑某些要求，如读取范围、数据传输速率、可用功能等。分析频率、标签和硬件选项的一个方便方法是回答关于应用的问题。例如：

• 你的申请是什么？
• 有没有什么极端的环境因素需要考虑？
• 需要什么类型的读取范围？
• 被标记的物品由哪种材料组成？
• 你有标签尺寸限制吗？

想了解更多关于选择RFID硬件及其部署的信息，请阅读我们的RFID资源。如果您有任何问题，请随时联系我们。