RFID電子標(biāo)簽都有哪些?
電子標(biāo)簽具有多種不同的設(shè)計(jì)、形狀大小和工作頻率,取決于標(biāo)簽所附著物體的物理屬性和特定的應(yīng)用場(chǎng)合。在射頻識(shí)別系統(tǒng)中,電子標(biāo)簽應(yīng)用數(shù)量很大,應(yīng)用場(chǎng)合也多樣化,組成、外形和特點(diǎn)也都各不相同。在進(jìn)行電子標(biāo)簽選型時(shí)要考慮的因素有很多,下面主要從工作方式、可讀寫性、工作頻率、和封裝形式等不同角度介紹不同的電子標(biāo)簽。
工作方式類別
根據(jù)電子標(biāo)簽的工作方式不同,RFID標(biāo)簽分為主動(dòng)式、被動(dòng)式和半主動(dòng)式。一般來講,無源系統(tǒng)為被動(dòng)式,有源系統(tǒng)為主動(dòng)式或半主動(dòng)式。
主動(dòng)式的射頻系統(tǒng)利用自身能量主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)給讀寫器,調(diào)制方式可為調(diào)幅、調(diào)頻或調(diào)相。主動(dòng)式標(biāo)簽自身具有內(nèi)部電源供應(yīng)器,用以供應(yīng)芯片所需電能以產(chǎn)生對(duì)外的信號(hào)。一般來說,主動(dòng)式標(biāo)簽讀取距離比較長(zhǎng),可以達(dá)到幾十米甚至上百米,但是存在壽命有限、體積較大以及成本較高等缺陷。有源標(biāo)簽一般在集裝箱的電子標(biāo)簽中應(yīng)用比較多。
被動(dòng)式電子標(biāo)簽內(nèi)部沒有供電電源。當(dāng)無源電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器的工作區(qū)域后,受到讀寫器發(fā)出射頻信號(hào)的激勵(lì),前提是要求電子標(biāo)簽與讀寫器在一定的距離內(nèi),讀寫器能提供電子標(biāo)簽足夠的射頻場(chǎng)強(qiáng),從而保證標(biāo)簽進(jìn)入正常工作狀態(tài)。由于被動(dòng)式標(biāo)簽具有價(jià)格低廉,體積小巧,無須電源的優(yōu)點(diǎn),目前市場(chǎng)的RFID標(biāo)簽主要是被動(dòng)式的。
半主動(dòng)式電子標(biāo)簽也帶有電池,但只起到為標(biāo)簽內(nèi)部數(shù)字電路供電的作用,標(biāo)簽并不通過自身能量主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù),只有被讀寫器的能量激活后,才能通過反向散射調(diào)制方式傳輸自身數(shù)據(jù)。
可讀寫性類別
根據(jù)可讀寫性,電子標(biāo)簽可以分為只讀電子標(biāo)簽、一次寫入只讀(Write Once Read Only)電子標(biāo)簽、讀寫電子標(biāo)簽、利用片上傳感器實(shí)現(xiàn)的可讀寫電子標(biāo)簽和利用收發(fā)信機(jī)實(shí)現(xiàn)的可讀寫電子標(biāo)簽。
(1)只讀電子標(biāo)簽。這是一種最簡(jiǎn)單類型的電子標(biāo)簽,它的內(nèi)部通常只有只讀存儲(chǔ)器(Read Only Memory,ROM)來存儲(chǔ)標(biāo)識(shí)信息(ID),并且EPC是由制造商在制造過程中寫入的,此后便不可更改。只讀電子標(biāo)簽也可用作電子防盜器的標(biāo)簽,這些標(biāo)簽甚至可以沒有ID號(hào),只要它們?cè)谕ㄟ^讀寫器的時(shí)候,能夠被讀寫器監(jiān)測(cè)到。
(2)一次寫入只讀(Write Once Read Only)電子標(biāo)簽。這種標(biāo)簽內(nèi)部只有ROM和RAM,ROM用于存儲(chǔ)系統(tǒng)程序和安全性要求高的數(shù)據(jù),它與內(nèi)部的處理器或邏輯處理單元共同完成內(nèi)部的操作控制功能。只讀電子標(biāo)簽的ROM中還存儲(chǔ)了標(biāo)簽的標(biāo)識(shí)信息(ID),這些信息在標(biāo)簽制造過程中由制造商寫入,也可以由用戶自己寫入,但是一旦寫入之后就不能修改了。
(3)讀寫電子標(biāo)簽。這是一種非常靈活的標(biāo)簽,用戶可以對(duì)標(biāo)簽的存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫操作,其內(nèi)部含有可編程記憶存儲(chǔ)器,這種存儲(chǔ)器除了有存儲(chǔ)信息的功能外,還可以在適當(dāng)?shù)臈l件下由用戶寫入數(shù)據(jù)。例如,EEPROM就是比較常見的一種,這種存儲(chǔ)器可以在加電的情況下,實(shí)現(xiàn)對(duì)原來數(shù)據(jù)的擦除和數(shù)據(jù)的重新寫入。
(4)利用片上傳感器實(shí)現(xiàn)的可讀寫電子標(biāo)簽。這種標(biāo)簽包含有一個(gè)片上傳感器,用戶可以用來記錄參數(shù)(如溫度、壓力、加速度等),并將其寫入標(biāo)簽存儲(chǔ)器(通常是可編程記憶存儲(chǔ)器,如EEPROM)。因?yàn)檫@種標(biāo)簽的工作環(huán)境并不在讀寫器的工作范圍之內(nèi),因此必須是主動(dòng)式或者半主動(dòng)式。
(5)利用收發(fā)信機(jī)實(shí)現(xiàn)的可讀寫電子標(biāo)簽。這種標(biāo)簽類似于一個(gè)小的發(fā)射接收系統(tǒng),可以和其他標(biāo)簽或器件進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,而無須讀寫器的參與,并可以把相關(guān)信息通過可編程的方式寫入到自身的可編程存儲(chǔ)器中,它們通常是主動(dòng)式的。
電子標(biāo)簽的存儲(chǔ)器除了可讀寫性,其容量大小也是一個(gè)重要參數(shù)。電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量一般限定在2 KB以內(nèi)。從技術(shù)及應(yīng)用的角度來說,電子標(biāo)簽并不適合作為大量數(shù)據(jù)的載體,其主要功能在于標(biāo)識(shí)物品并完成無接觸的識(shí)別過程,典型的數(shù)據(jù)容量指標(biāo)有1 KB、128 bit、64 bit等。標(biāo)簽信息容量的大小,決定著標(biāo)簽是否可以一段時(shí)間內(nèi)離開后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)獨(dú)立工作。當(dāng)標(biāo)簽容量很小時(shí),電子標(biāo)簽需要通過讀寫器與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)系起來。例如,電子標(biāo)簽的內(nèi)存有200 bit,就能夠容納物品的編碼了,當(dāng)需要物品更詳盡的信息,就應(yīng)通過后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)來提供。在實(shí)際使用中,現(xiàn)場(chǎng)有時(shí)無法與數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)機(jī),這時(shí)必須加大電子標(biāo)簽的內(nèi)存量。例如,加大到幾千比特,使得電子標(biāo)簽可以在一定時(shí)間內(nèi)獨(dú)立使用。一般來說,內(nèi)存越大獨(dú)立工作時(shí)間越長(zhǎng)。
工作頻率類別
電子標(biāo)簽的工作頻率是指電子標(biāo)簽工作時(shí)采用的頻率,基本上可劃分為低頻(30~300 kHz)、高頻(3~30 MHz)、超高頻(300 MHz~1 GHz)、微波(2.45 GHz以上)。電子標(biāo)簽的工作頻率決定了射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作方式、識(shí)別距離等。下面從低頻、高頻和超高頻、微波頻段分析電子標(biāo)簽的工作原理和特征。
無線射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作頻率對(duì)系統(tǒng)的工作性能有很大的影響,從識(shí)別距離、穿透性能來看,不同射頻頻率的表現(xiàn)就存在著很大的差異,特別體現(xiàn)在低頻和高頻的特性上,具有很大的對(duì)比性。具體來說,低頻具有很強(qiáng)的穿透特性,可以穿透水、有機(jī)組織和木材等材料,但是其傳播速度慢、距離短;高頻或超高頻具有較遠(yuǎn)的傳播距離,但是很容易被很多導(dǎo)體材料所吸收,穿透性不好。
基于上述原因,如何利用各自的優(yōu)點(diǎn)來設(shè)計(jì)識(shí)別距離遠(yuǎn)又具有較好的穿透性的產(chǎn)品是一個(gè)應(yīng)用折中的問題。目前普遍采用的技術(shù)是雙頻技術(shù),使用雙頻技術(shù)的電子標(biāo)簽既具有很強(qiáng)的穿透性能,又能傳輸很遠(yuǎn)的距離,能夠廣泛應(yīng)用在動(dòng)物識(shí)別、有導(dǎo)體材料干擾以及潮濕的環(huán)境中。
在雙頻系統(tǒng)中,發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)采用不同的工作頻率。雙頻標(biāo)簽接收到來自讀寫器的激活信號(hào)后,發(fā)出唯一的加密識(shí)別無線信號(hào),讀寫器不斷地產(chǎn)生低頻編碼電磁信號(hào),經(jīng)過高頻調(diào)制后由天線發(fā)送出去,用來激活進(jìn)入有效范圍的雙頻標(biāo)簽;同時(shí)讀寫器將接收天線接收的來自雙頻標(biāo)簽的高頻載波信號(hào)放大,再解調(diào)出有效的數(shù)字信號(hào),并將信號(hào)傳給下一級(jí)系統(tǒng)。
采用雙頻技術(shù)的射頻識(shí)別系統(tǒng)具有低頻和高頻系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)具有較強(qiáng)的穿透能力、較遠(yuǎn)的識(shí)別距離及高速的識(shí)別能力。無源雙頻標(biāo)簽可以制造得很小,被廣泛應(yīng)用于人員管理、運(yùn)動(dòng)計(jì)時(shí)、動(dòng)物識(shí)別、礦井、有干擾的環(huán)境(如金屬物識(shí)別)等場(chǎng)合。