RFID 工作频率指南和典型应用

高手：胡洪洲先生  

职务：TI大中华区RFID产品应用工程师  

高手简介：毕业于上海交通大学电信学院。2003年4月加入TI公司，负责TI的RFID产品的测试，产品应用开发和技术支持工作。加入之前，在701研究所从事通讯与导航方面的研究和产品开发工作。  

一、专栏文章：  
RFID 工作频率指南和典型应用  
目前定义RFID产品的工作频率有低频、高频和甚高频的频率范围内的符合不同标准的不同的产品,而且不同频段的RFID产品会有不同的特性。其中感应器有无源和有源两种方式，下面详细介绍无源的感应器在不同工作频率产品的特性以及主要的应用。  
二、与高手互动：  
读者刘建辉对胡洪洲先生的提问：胡先生您好！我是深圳一家电子公司的开发人员，目前我正在开发13。56MHZ(ISO15693)的RFID产品。用的是TI公司RI-R6C-001收发模块，当我在调试防冲命令时发现有时会漏读一两张卡(TI卡)，用的是16时隙命令。其它命令正常工作。请胡先生帮我想想主要问题在那里。谢谢！  

胡洪洲先生的回答：关于漏读的问题，你可以这样来进行操作。  

(1)如果一般读取都没有问题，比如2，3张卡，这说明天线附近的场强分布不均匀，这时您可以发送stay quite 命令，让读到的卡保持静止，然后在发送Inventory命令来进行读取，这样的话应该可以解决。  

(2)如果很多张卡读不到，你可以连接M_ERR管角，看看是否低4位发生碰撞，这样的话就在高位再进行扩展。  

刘工，能否留一下您的联系方式，我们可以随时保持联系。多谢！  

北京大安时代科技有限公司读者刘仁举对胡洪洲先生的提问：想请教您关于125KHz、13.56MHz和860--960MHz的RFID标签直接粘贴在金属表面上使用，金属屏蔽的影响会有多大？另外，标签在离开金属表面多大的距离以后才不会有屏蔽的影响？不同厂家所生产的芯片制成的标签屏蔽是一样的么？谢谢！  

胡洪洲先生的回答：(1)由于125KHz和13.56MHz是通过耦合的方式进行工作，这时候主要是对磁力线的方向进行改变，避免被金属吸收，产生涡流。这主要设计到磁性材料的选择，例如铁氧体等等。UHF(860MHz－960MHz)主要是电磁场方式，电场进行感应。在UHF频段，电场遇到金属会进行反射，如果和原来的波形进行正相叠加，这时反而加强，如果相位相反，就会减弱，甚至抵消。  

(2)一般来说，低频对金属的影响性会更小。低频和高频如果离开金属5cm，不会有什么影响。超高频就不一样了，金属有时候反而会更好的效果。  

读者夏志勇对胡洪洲先生的提问：胡先生您好！关于金属对RFID的影响，我看到一些互相矛盾的说法。对于UHF频段，有的文章说，“由于该频段读取距离比较远（无源可达10m左右），并不易受到金属材料的影响”，而另外有的文章则说，“实践证明，由于高湿物品、金属物品对超高频无线电波的吸收与反射特性，超高频RFID产品对于此类物品的跟踪与识读是完全失败的”。那UHF和HF相比，究竟是更容易还是更不容易受到金属的影响？  

因为我们试图把RFID标签芯片直接集成到便携设备的PCB上，天线也由蚀刻形成，您估计这样做PCB的电源层和地层对天线的影响如何？使用哪个频段更合适？  

胡洪洲先生的回答：夏先生，您好！这是一个好问题。UHF和HF的工作原理是不一样的。金属对UHF的电磁波具有反射作用，如果反射的电场刚好和原有的电场相位相同，那么强度就会加强。如果刚好反相，那么就互相抵消。这也就意味着在空间中有些地方感应效果号，有些地方感应效果不好。可以采取以下几个措施：1）把金属的环境移走；2）多家几个天线，使盲区消除；HF对金属还是比较敏感的，如果把标签直接放在金属表面上根本无法读取。这时可以应用特殊材料在标签的后面做些处理，改变磁力线的方向。  

至于高湿物品对电磁波具有吸收作用，所以在空间中要避免水的吸收问题。液体对HF的影响比较小，只是读取距离降低一下，并不影响对标签的读取。  

如果把标签直接做在PCB上，我认为HF的影响相对小一些。而UHF会有很多的影响。  

读者黎骅对胡洪洲先生的提问：胡先生：你好！RFID产品的测试过程中应注意哪些问题？尤其对于甚高频的标签。谢谢！  

胡洪洲先生的回答：黎先生，在甚高频的测试中，我感觉你要注意以下几个方面：1)要建立一个暗室或者暗箱；2）注意Die的内部阻抗和天线阻抗的匹配；3)天线获得的增益。 

读者苏陟对胡洪洲先生的提问：胡先生你好，关于RFID技术已经有很多的介绍，我想知道对于天线材料的选择是否有要求？目前的PET，PI材料还有其他的材料如FR4等材料，有的甚至用纸基基材；同时用铜箔、不锈钢、铝箔、银浆等导体。设计时除了价格方面的考虑，其他从功能上考虑是否有必须选择一些材料？  

胡洪洲先生的回答：苏先生你好，其实基材料主要根据耐高温来设计的，比如PET的耐温大概为140度，PI材料为170度，FR4的耐温可达500多度。在天线材料方面，不同的频率以及不同的材料会有很大的不同，例如在13.56MHz中，一般用铝箔或同步材料，如果做成腐蚀性天线的话，用铝箔比较便宜。如果用银浆的话，要考虑是否容易受到折断。在UHF频段中，用银浆的比较多，因为它的比表面比较大，但是寿命没有铝箔或铜箔材料长。 

某读者对胡洪洲先生的提问：胡先生:你好！请问125KHZ射频识别中用什么读写芯片较好，读距离最佳。曼彻斯特用软件解码什么样的方法效率最高。由于读码速度较快，无法在读码时就解码，而存储后再解降低效率。该怎么做？  

胡洪洲先生的回答：其实125KHz的读写芯片比较多，例如EM、ATmel和Philips等等，TI在低频的工作频率是134.2KHz。如果要得到比较好的读取距离可以从以下几个方面考虑：1)射频芯片的输出功率；2）天线是否很容易进行匹配；3)Transponder对场强的要求大小；4)外加放大电路是否很容易；TI有一款用射频芯片设计的读写器，读取棒状的Transponder的距离可达2m。我认为还是Verilog或VHDL进行曼彻斯特编解码效率比较高，其实很多射频芯片都带有曼彻斯特编解码的功能，微控制器可以直接对解调好的数字信号进行处理。如果没有的话，可以在输出信号进行硬件Manchester decoder，然后再接入处理单元。 

读者王先生对胡洪洲先生的提问：因为860MHz到960MHz在中国基本被GSM和CDMA所占据，请问在中国一般把RFID的频率定在甚高频（860MHz到960MHz）的哪个频率比较好？  

胡洪洲先生的回答：王先生，现在中国无线电委员会还没有完全定下来，某些正在进行测试评估。 

王先生问：谢谢，不过我听说有些厂商正在做些实验产品，比如把频率定在433MHz和916MHz，这样的话在电信法律上和技术方面会有什么问题？我觉得916MHz离联通的GSM频率太近了，可能有干扰。谢谢指导 ！  

胡洪洲先生答：433MHz是ISO18000-7部分，不是ISO18000-6.也不符合EPC定的频率范围内。我同意您的看法，确实会有干扰。我认为不会这么接近。 

读者吴松涛对胡洪洲先生的提问：您好！请问RFID的读取距离与哪些因素有关？谢谢！  

胡洪洲先生的回答：其实射频识别中最大读取距离与很多因素有关：1、读写器的天线尺寸大小；2、标签的天线尺寸大小；3、读写器的射频输出功率(允许范围内)；4、环境噪声；5、读取的模式。 

在现场安装调试中，为了保持好的读取距离，要考虑很多的因素：a)金属材料，当金属靠近天线或者当大块金属通过天线区域时，就会改变天线和读写器的匹配特性。这时需要重新在现场重新进行调整。b)其它读写器，电动机，电子噪声在旁边也会产生干扰，屏蔽天线是解决的一个有效办法。  

深圳读者对胡洪洲先生的提问：胡先生:你好！请问以你的估计中国的RFID发展时间轨迹会是什么样子？标准什么时候可以定下来？中国的RFID研究与应用落后欧美多少时间，有些专家说是3年，你的意见？你预计今年RFID的应用热点会是那些？谢谢!  

胡洪洲先生的回答：目前RFID技术在中国已经有了大面积的应用和推广。比如目前第二代身份证用的是ISO/IEC 14443 type B标准的技术；各个城市的公交一卡通支付系统；瓦斯钢瓶的防伪和管理：高校学生证的防伪管理等等。目前我认为RFID技术会在以下几个方面得到大量应用：1)医院病人管理以及药品的防伪和供应链管理；2)图书馆的管理和应用；3)随着EPC G2标准的推出，我想会在供应链的管理上得到大量的应用(TI今年第二季度会推出符合EPC G2的电子标签样品，第三季度会有产品出来)；4)证件的防伪和管理等等方面的应用。