RFID系統的頻段特點及主要應用領域

對一個RFID系統來說，它的頻段概念是指讀寫器通過天線發送、接收并識讀的标簽信号頻率範圍。從應用概念來說，射頻标簽的工作頻率也就是射頻識别系統的工作頻率，直接決定系統應用的各方面特性。在RFID系統中，系統工作就像我們平時收聽調頻廣播一樣，射頻标簽和讀寫器也要調制到相同的頻率才能工作。

射頻标簽的工作頻率不僅決定着射頻識别系統工作原理（電感耦合還是電磁耦合）、識别距離，還決定着射頻标簽及讀寫器實作的難易程度和裝置成本。RFID應用占據的頻段或頻點在國際上有公認的劃分，即位于ISM波段。典型的工作頻率有：125kHz、133kHz、13.56MHz、27.12MHz、433MHz、902MHz～928MHz、2.45GHz、5.8GHz等。

按照工作頻率的不同，RFID标簽可以分為低頻(LF)、高頻(HF)、超高頻(UHF)和微波等不同種類。不同頻段的RFID工作原理不同，LF和HF頻段RFID電子标簽一般采用電磁耦合原理，而UHF及微波頻段的RFID一般采用電磁發射原理。目前國際上廣泛采用的頻率分布于4種波段，低頻(125KHz)、高頻(13.54MHz）、超高頻（850MHz～910MFz）和微波（2.45GHz）。每一種頻率都有它的特點，被用在不同的領域，是以要正确使用就要先選擇合适的頻率。

低頻段射頻标簽，簡稱為低頻标簽，其工作頻率範圍為30kHz～300kHz。典型工作頻率有125KHz和133KHz。低頻标簽一般為無源标簽，其工作能量通過電感耦合方式從閱讀器耦合線圈的輻射近場中獲得。低頻标簽與閱讀器之間傳送資料時，低頻标簽需位于閱讀器天線輻射的近場區内。低頻标簽的閱讀距離一般情況下小于 1米 。低頻标簽的典型應用有：動物識别、容器識别、工具識别、電子閉鎖防盜（帶有内置應答器的汽車鑰匙）等。

中高頻段射頻标簽的工作頻率一般為3MHz～30MHz。典型工作頻率為13.56MHz。該頻段的射頻标簽，因其工作原理與低頻标簽完全相同，即采用電感耦合方式工作，是以宜将其歸為低頻标簽類中。另一方面，根據無線電頻率的一般劃分，其工作頻段又稱為高頻，是以也常将其稱為高頻标簽。鑒于該頻段的射頻标簽可能是實際應用中最大量的一種射頻标簽，因而我們隻要将高、低了解成為一個相對的概念，即不會造成了解上的混亂。為了便于叙述，我們将其稱為中頻射頻标簽。中頻标簽一般也采用無源設主，其工作能量同低頻标簽一樣，也是通過電感（磁）耦合方式從閱讀器耦合線圈的輻射近場中獲得。标簽與閱讀器進行資料交換時，标簽必須位于閱讀器天線輻射的近場區内。中頻标簽的閱讀距離一般情況下也小于 1米 。中頻标簽由于可友善地做成卡狀，廣泛應用于電子車票、電子身份證、電子閉鎖防盜（電子遙控門鎖控制器）、小區物業管理、大廈門禁系統等。

超高頻與微波頻段的射頻标簽簡稱為微波射頻标簽，其典型工作頻率有433.92MHz、862(902)MHz～928MHz、2.45GHz、5.8GHz。微波射頻标簽可分為有源标簽與無源标簽兩類。工作時，射頻标簽位于閱讀器天線輻射場的遠區場内，标簽與閱讀器之間的耦合方式為電磁耦合方式。閱讀器天線輻射場為無源标簽提供射頻能量，将有源标簽喚醒。相應的射頻識别系統閱讀距離一般大于 1m ，典型情況為 4m ～ 6m ，最大可達 10m 以上。閱讀器天線一般均為定向天線，隻有在閱讀器天線定向波束範圍内的射頻标簽可被讀/寫。由于閱讀距離的增加，應用中有可能在閱讀區域中同時出現多個射頻标簽的情況，進而提出了多标簽同時讀取的需求。目前，先進的射頻識别系統均将多标簽識讀問題作為系統的一個重要特征。超高頻标簽主要用于鐵路車輛自動識别、集裝箱識别，還可用于公路車輛識别與自動收費系統中。

以目前技術水準來說，無源微波射頻标簽比較成功的産品相對集中在902MHz～928MHz工作頻段上。2.45GHz和5.8GHz射頻識别系統多以半無源微波射頻标簽産品面世。半無源标簽一般采用鈕扣電池供電，具有較遠的閱讀距離。微波射頻标簽的典型特點主要集中在是否無源、無線讀寫距離、是否支援多标簽讀寫、是否适合高速識别應用，讀寫器的發射功率容限，射頻标簽及讀寫器的價格等方面。對于可無線寫的射頻标簽而言，通常情況下寫入距離要小于識讀距離，其原因在于寫入要求更大的能量。微波射頻标簽的資料存儲容量一般限定在2Kbits以内，再大的存儲容量似乎沒有太大的意義，從技術及應用的角度來說，微波射頻标簽并不适合作為大量資料的載體，其主要功能在于辨別物品并完成無接觸的識别過程。典型的資料容量名額有：1Kbits、128Bits、64Bits等。由Auto-ID Center制定的産品電子代碼EPC的容量為90Bits。微波射頻标簽的典型應用包括移動車輛識别、電子閉鎖防盜（電子遙控門鎖控制器）、醫療科研等行業。

不同頻率的标簽有不同的特點，例如，低頻标簽比超高頻标簽便宜，節省能量，穿透廢金屬物體力強，工作頻率不受無線電頻率管制限制，最适合用于含水成分較高的物體，例如水果等；超高頻作用範圍廣，傳送資料速度快，但是比較耗能，穿透力較弱，作業區域不能有太多幹擾，适用于監測港口、倉儲等物流領域的物品；而高頻标簽屬中短距識别，讀寫速度也居中，産品價格也相對便宜，比如應用在電子票證一卡通上。

目前，不同的國家對于相同波段，使用的頻率也不盡相同。歐洲使用的超高頻是868MHz，美國則是915MHz。日本目前不允許将超高頻用到射頻技術中。

目前在實際應用中，比較常用的是13.56MHz、860MHz～960MHz、2.45GHz等頻段。近距離RFID系統主要使用125KHz、13.56MHz等LF和HF頻段，技術最為成熟；遠距離RFID系統主要使用433MHz、860MHz～960MHz等UHF頻段，以及2.45GHz、5.8GHz等微波頻段，目前還多在測試當中，沒有大規模應用。

我國在LF和HF頻段RFID标簽晶片設計方面的技術比較成熟，HF頻段方面的設計技術接近國際先進水準，已經自主開發出符合ISO14443 Type A、Type B和ISO15693标準的RFID晶片，并成功地應用于交通一卡通和第二代身份證等項目中。

小資料

海峽兩岸RFID相關專利分析

在RFID系統研究與實踐過程中，必然會遇到知識産權問題。一方面，相應的專利與知識産權展現出目前的研究水準，為實踐提供參考與借鑒；另一方面，通過對相關專利與知識産權的分析，可以為進一步的研究提供新的方向與思路。這裡僅以海峽兩岸RFID相關專利為例加以說明。

海峽兩岸RFID相關專利數量較多，涉及到RFID系統鍊上的各個環節，我們取1996年截止到2004年6月這段期間兩岸的專利情況來分析RFID的發展，并指出從專利層面所展現出的有待着重發展和解決的問題。

台灣RFID相關專利檢索

台灣方面在1996年到2004年6月這段期間共有相關專利28項，涉及到标簽、讀寫器、天線、系統布置的方法資訊處理、網絡應用及系統應用等方面（如圖1所示）。

其中，讀寫器類占6項，标簽類——包括其生産、制造、封裝、應用設計以及發明占12項，天線類1項，系統方法類占2項，RFID系統應用類5項，防碰撞2項。

大陸RFID相關專利

大陸方面在1996年到2004年6月這段期間有相關專利106項，涉及到标簽、讀寫器、天線、資訊處理、網絡應用和資訊處理及系統應用等方面（如圖2所示）。

其中，讀寫器類占18項，标簽類（包括其生産、制造、封裝、應用設計以及發明）占53項，天線類6項，RFID系統應用及方法類占18項，防碰撞2項，大陸在網絡應用及資訊處理方面有9項專利。

現狀分析及探究

通過分析知道，大陸和台灣RFID的相關專利主要集中在标簽的設計、制造封裝等方面，其次就是讀寫器類包括其電路設計及一些應用RFID的閉環系統，或一些簡單應用；而對RFID應用鍊上的軟體部分，比如結合網絡的資訊處理，大規模範圍的開環應用及一些關鍵問題如防碰撞問題，與條形碼的相容性問題等方面則鮮有專利。即使RFID的應用專利也大體上都是RFID的簡單應用例子，沒有在一個大的系統上形成體系。或者說在RFID的整個背景處理、資料庫管理、編碼規則、排程問題等方面鮮有相關的知識産權及專利申請，另外在RFID應用的測試政策方面知識産權相對也較少。而這對于實作RFID更廣泛應用是非常關鍵的。今後我們的研究方向可以結合大的系統應用提出整套方案及架構，同時研究有效的基于網絡的背景資訊處理系統的建構。另外RFID技術實際應用中的一些關鍵問題也是我們應該共同研究攻關的方向，比如防碰撞問題、電磁相容問題等等。