RFID：网印业者的新机遇

无线射频标识RFID，是近年来电子信息技术在应用方面的重要成果之一，尤其是近两年国际标签展会上的不断出现，更引起了国内有关行业和企业的重视。它的发展和应用对网印界来说也是一个新的发展机遇。最近，科技部等十五部委联合发表了"中国射频标识(RFID)技术政策白皮书"，更为我国无线射频标识RFID技术与产业在未来几年的发展，提出了系统性指南。
 
一､RFID简介

RFID是英文Radio Frequency Identification的缩写，中文称为无线射频标识､感应卡､电子标签､射频标签等，是非接触式自动识别技术的一种。其特点如下：

1.数据的读写功能。RFID标签通过读取器，不需要直接接触，就能读取信息，并传送到数据库。它一次可以读取多个标签，还可将物流状态写入标签，供下一段物流处理的读取判断之用。

2.小型化和多样化。RFID在读取上不受尺寸大小和形状的限制，不需要为了读取精确度而配合特定的纸张､固定的尺寸及印刷品质。此外，RFID标签更可以向小型化､多样型发展，以满足不同类型产品的要求。

3.耐环境性好。纸张等标签沾上脏污，就会看不清楚，丢失信息，但RFID标签对水､油和有机溶剂及其它脏污物却有很好的忍耐性和抗御能力，它在黑暗中和被污染的环境下，也可以读取数据。

4.可重复使用。由于RFID为电子数据，可以反复被读出､写入，因此可以回收标签，重复使用。如果是被动式标签，不用电池就可使用，还省却了维护保养的麻烦。

5.有穿透性。RFID标签若被纸张､布料､木材､塑料等非金属､不透明物质遮挡､包覆，信息可照样传输，不受影响。

6.数据的记忆容量大。随着社会不断发展，未来物品所需要携带的信息量也越来越大，这是传统标签所无法胜任的，这种携带大容量信息的任务，只有RFID标签能够胜任。

二､基本原理

最简单的RFID系统是由标签(Tag)､读取器(Reader，也称为阅读器)和天线(Antenna)三部分组成。工作时，读取器通过天线发射无线电信号给标签，而标签通过自己的专用天线接收此信号，利用从信号中得到的能量，来激活启动芯片工作。芯片启动后就可进行读出､写入的数据操作。读取器可把通过天线得到的标签芯片中的数据，经过译码，送往主计算机。RFID系统工作的基本原理如图1所示。

天线是标签与读取器收发信机之间的联接"管道"，通过天线来控制系统信号的获得与交换。根据不同的使用场合，天线被做成多种多样。读取器可以是手持式的，也可以是固定式的，它发出的无线电波，根据其功率和选用频率不同，在几厘米到几百米甚至更远的范围内均有效。

RFID 标签的核心部分是发射机的应答器(Transponder)，它能够接收并发送信号，一般被做成低功率的集成电路，与外部的电磁波或电磁感应相互作用，产生RFID标签工作时所需要的能量并进行数据传输。

发射机的应答器包括只读存储器(ROM)､随机存储器(RAM)和用于数据存储的非易失性可编程序存储器(Non-Volatile ProgrammableMemory)。其中，非易失性可编程序存储器的数据存储取决于装置的类型与复杂性；只读存储器用于寄存安全数据与非易失性可编程序存储器的操作系统指令；随机存储器则用于存储非易失性可编程序存储器的质询与响应过程中的暂时数据。

三､分类

RFID标签分类的方法很多，举例如下：按结构分，有主动型､半主动型､被动型。被动型结构最简单，由天线和芯片组成，其工作能量来自天线接收到的读取器发出的电磁波信号，因而成本也最低。主动型和半主动型标签则需要电源来获得更高的工作频率，或用以记录传感器数据的能量，这类标签功能强大，结构复杂，成本较高。

按供电方式分，有有源卡和无源卡。有源卡是指卡内有电池提供电源，其作用距离较远，但寿命有限，体积较大，成本也较高，且不适合在恶劣环境下工作。无源卡内无电池，它是依靠波束供电技术将接收到的射频能量转化为直流电源，为卡内电路供电，其作用距离比有源卡短，但寿命长，且对工作环境要求不高。

按载波频率分，有低频射频卡､中频射频卡､高频射频卡。低频射频卡的频率有125kHz和134.2kHz两种，用于短距离低成本场合，如门禁控制､动物监管､货物跟踪等。中频射频卡的频率为13.56mHz，也用于门禁控制和需要传送大量数据的应用系统。高频射频卡的频率有433 mHz､915 mHz､2.45GHz､5.8GHz等，主要用于需要较长的读写距离和高读写速度的场合，其天线波束方向较窄且价格较高，主要应用于火车监控､高速公路收费等系统中。按作用距离分，有密耦合卡(作用距离小于1cm)､近耦合卡(作用距离小于15cm)､疏耦合卡(作用距离约为1m)､远距离卡(作用距离为1~10m，甚至更远)。

按功能来分，有只读式和读写式，只读式标签中的数据信息不能改变，但通常可以多次读取；而读写式标签允许用户根据需要更改已经写入的数据信息。
            
四､与条形码的区别

一般说来，RFID 标签与条形码两者有相似之处，其目的都是要快速､准确地确认目标物体，主要区别是有无写入信息和更新内存的能力。条形码的内存不能更改，RFID标签则可以写入信息和更新内存，同时，其标签信息是由无线电波传输，不仅能作用于视野之内，只要在接受器的作用范围内，看不见的目标也能被读取；而条形码必须在视野之内才有作用。另外条形码还有其它一些缺点，如标签被划破､污染，扫描仪就无法辨认目标，而且它只能识别生产者和产品，不能辨认具体的商品，贴在所有同一种产品包装上的条形码都一样，无法辨认哪些产品先过期。目前，在成本方面，由于组成元素不同，RFID标签比条形码成本高。条形码的成本就是油墨､纸张､人工；RFID标签根据类型不同价格差别也很大，从几美元到几美分。即使最简单且无内置芯片的标签，即使对数据信息要求不高，也具有条形码所不具备的防伪功能。

五､天线制作

天线制作对网印､标牌业者来说是最有吸引力的，因为它是我们扩大业务领域的又一片广阔天地。无线电波的接收､发射，都少不了天线，就如煤气､自来水输送离不开管道一样，无线电离不开天线。我们这里所说的天线制作，是指RFID标签中的天线。这种天线，根据标签的作用和设计者不同的意图，有多种多样，下面展示几个例子，如图2所示。

制作这种天线可以有多种方法，如真空镀､削括法､冲裁法､网印银浆､蚀刻覆铜柔性板等等。最方便可靠的办法是后者，用制作柔性印制电路板的成熟工艺。沃尔玛公司已经在全球沃尔玛超市中全部采用RFID标签，超市中几元甚至更便宜的商品，能用柔性电路板样的标签吗?问题是如何制造出质量符合要求，价格低廉，且具大批量生产能力的RFID标签天线。以前电子元件行业都有这样一个概念：产量过不了"亿"，就无法盈利。同样，天线也属电子元件，没有量的观念是不行的。

有人认为用导电油墨印制RFID标签是最佳途径，这种导电油墨由导电粒子或其它特殊材料(如导电聚合物等)组成，印刷到承印物上后，可起到导线､天线和电阻的作用。这种油墨印刷在柔性或硬质承印物上，可制成印制电路，用导电油墨印刷天线，可接收RFID专用无线电信号。如今，在高速印刷中使用导电油墨来制作RFID标签天线，优势突出：

1.导电效果出色

众所周知，智能标签是那些比传统数据标签有更强大功能的新型标签，包括RFID标签､显性/隐性防伪标签及具有指示产品状态的传感器标签。在RFID标签中，导电油墨可用于连接标签的各组成部分，充当导线､传感器和天线的作用。

2.降低成本

 在RFID标签的推广应用中，最大的问题就是成本。对一些高档商品，1美元以内的价格，还能够被厂商和消费者接受，因为对他们而言，RFID标签是一种出色的跟踪装置，它所带来的方便与效益更划算。然而，对于中､低档的日常消费品，RFID标签的价格就不容易被接受了，谁也不愿意为了使用RFID标签，而让一支普通牙膏再加价0.5美元。导电油墨从两方面节约了RFID标签的成本，首先，从材料成本上，油墨要比冲压或蚀刻金属线圈的价格低；其次，从材料耗用量上说，冲压或蚀刻要消耗大量金属，而导电油墨印刷天线或电路速度快､材料省､成本低､效率高。

 过去，导电油墨只用丝网印刷，如今已扩展到胶印､柔性版印刷和凹印。美国富林特公司就针对RFID标签，组建了名为Precisia LLC的新部门，专门开发导电油墨，其目的是制造低成本的RFID标签，从而推动RFID技术的应用。它还与R.T.Circuits公司签署了独家授权，允许其在胶印中使用导电油墨。这是一项技术进步，促进了RFID标签的生产和使用，特别是大型零售商，他们可以要求供货商提供贴有RFID标签的商品。

六､应用实例

RFID标签作为一种智能标签，正在被越来越多的使用者和标签制造者所重视，但这类标签又不同于其它标签产品，可以完全由印刷来完成。若要利用印刷技术完成RFID标签的加工，只能求助于新型的导电油墨。在实践中，无论是工业､商业､物流､仓储､服务业，在数据采集的每一个环节，都可以使用RFID标签。RFID技术也可以作为其它数据捕获技术的补充，以解决这些技术在实用中遇到的一些难题。对于制造商､零售商和消费者来说，RFID标签提供了一种实时､可见的产品信息，可以帮助用户更好地掌握商品的状况和供应链上的每一个环节。

目前，国外的RFID技术主要应用于以下方面：

▲物品的电子管理，主要是服装､零售商店的出口环节；
▲贵重物品防盗保护､非授权移动或资产管理；
▲停车场与燃油设施的进出控制管理；
▲道路､桥梁的自动收费；
▲重要机构或危险地点的人员进出控制；
▲考勤用，取代传统的"打卡"；
▲用于特殊的动物饲养；
▲在数控机床加工中，对刀具的自动识别；
▲产品派生的识别与在柔性加工系统中，进行过程控制；
▲体育竞赛的时间控制；
▲家庭中防盗等安全监控；
▲车辆的防盗系统与监控等。

中国鼓励和支持在公共安全､生产管理与控制､现代物流与供应链管理､交通管理､国防应用､重大工程与活动等领域中优先应用RFID技术，为其大规模广泛应用积累经验。我国分3个阶段来发展：

第一阶段为培育期(2006~2008年)。在产业化核心技术研发､标准制定等方面取得突破，通过典型行业示范应用，初步形成RFID产业链及良好的产业发展环境。

第二阶段为成长期(2008~2012年)。扩展RFID应用领域，形成规模生产能力，建立公共服务体系，推动并形成规模化市场，促进RFID产业持续发展。

第三阶段为成熟期。整合产业链，适应新一代技术的发展，辐射多个应用领域，提高RFID应用效率和效益。

随着RFID技术的不断发展与完善，RFID标签的使用数量也会越来越大，其价格也会逐渐降低。根据预测，RFID标签技术将在未来2~5年逐渐开始大规模应用，到2008年RFID标签仅在全球供应链领域的市场需求，就要达到40亿美元。这真是一个极具吸引力的好市场，大市场。