射頻識別（Radio Frequency Idenficaon），簡稱RFID，是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環(huán)境。利用超高頻RFID（UHF RFID）技術可以識別高速運動物體，并可同時識別多個標簽。UHF RFID識別具有無方向性，可批量識別、壽命長、不可改寫、耐污染等特點，并且可利用RFID的存儲區(qū)寫入重要信息。

一、RFID的頻率標準

頻率使用許可

射頻系統(tǒng)的工作頻率是射頻識別技術系統(tǒng)最基本的技術參數(shù)之一。工作頻率的選擇在很大程度上決定了電子標簽的應用范圍、技術可行性以及系統(tǒng)成本的高低。

射頻識別系統(tǒng)歸根到底是一種無線電傳播系統(tǒng)，它必須占據(jù)一定的空間通信信道。在空間通信信道中，射頻信號智能以電磁耦合或電磁反射的形式表現(xiàn)出來，因此，射頻識別系統(tǒng)的性能必然會受到電磁波空間傳輸特性的影響。

在人們?nèi)粘Ｉ钪?，電磁波無處不在，如飛機的導航、電臺的廣播、軍事應用等。中國由國家無線電管理委員會（簡稱無委會）進行統(tǒng)一管理。因此，無線電產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用都必須得到國家許可。

二、頻率劃分

由于很多領域的應用需要系統(tǒng)工作于一定的頻率范圍內(nèi)，因此需要對頻率進行分段。近年來，對頻譜的分段已經(jīng)進行了幾次，其中，最常用的是電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）建立的，規(guī)定：射頻識別系統(tǒng)屬于無線電的應用范疇，因此，其使用不能干擾到其他系統(tǒng)的正常工作，ISM使用的頻率范圍通常是局部的無線電通信頻段，因此，通常情況下，無線射頻使用的頻段是ISM頻段。

射頻識別系統(tǒng)最主要的工作頻率是0-135k，ISM頻率6.78MHZ\13.56MHZ\27.125MHZ\40.68MHZ\433.92MHZ\869.0MHZ\915MHZ\2.45GHZ\5.8GHZ以及24.125GHZ。

下面我們主要介紹一下頻段869MHZ和915MHZ。

目前全球超高頻射頻識別系統(tǒng)的工作頻率在860-960之間，這是因為射頻識別系統(tǒng)將應用于全世界，然而在全球找不到一個射頻識別系統(tǒng)可以適用的共同頻率，世界各國對頻率方面的具體規(guī)定也各不相同。因此，頻率問題對射頻識別系統(tǒng)來講是一個重要的問題。頻率問題主要包括工作頻率的范圍、發(fā)射功率的大小、調(diào)頻技術、信道寬度等。

頻段869MHz，允許短距離使用，如郵政、會議等。頻段888-889和902-928被射頻識別系統(tǒng)廣泛應用。此外，次臨近的頻段被D-網(wǎng)絡電話和無繩電話占用全球的頻段由國際電信聯(lián)盟（ITU）進行統(tǒng)一的規(guī)劃和分配，ITU把全球劃分為3個大區(qū)，他們分別為區(qū)域1（歐洲和非洲地區(qū)）、區(qū)域2（美洲地區(qū)）、區(qū)域3（大洋洲和亞洲地區(qū)）。

超高頻RFID電子標簽的特性如下：

1.超高頻電子標簽通過電場傳輸能量。電場的能量下降的不是很快，但是讀取的區(qū)域不是很好進行定義，該頻段讀取距離比較遠，無源可達10m左右，主要通過電容耦合的方式進行能量交換和數(shù)據(jù)傳輸。

2.超高頻頻段的電波不能通過許多材料，特別是水、灰塵、霧等懸浮顆粒物。

3.電子標簽的天線一般是長條和標簽狀。天線有線性和圓極化兩種設計，以滿足相應的應用需求。

4.該頻段有好的讀取距離，但是對讀取區(qū)域很難進行定義。

5.有很高的傳輸速率，在很短的時間內(nèi)，可以讀取大量的電子標簽。

三、超高頻RFID電子標簽組成

電子標簽可分為兩部分，即電子標簽的芯片和標簽的天線。天線功能是手機閱讀器發(fā)射到空間的電磁波和將芯片本身發(fā)射的能量以電磁波的方式發(fā)射出去;芯片的功能是對標簽接收到的信號進行調(diào)節(jié)、解碼等各種處理，并把電子標簽需要返回的信號進行編碼、調(diào)制等各種處理。

1、芯片

超高頻電子標簽芯片是電子標簽的核心部分，它的作用包括標簽信息存儲，標簽接收信號處理和標簽發(fā)射信號的處理。

芯片按照功能和結構特征劃分為射頻、模擬前端、數(shù)字控制，存儲單元三大模塊，系統(tǒng)結構圖如下：

UHF電子標簽的關鍵技術及頻段劃分

A、射頻前端

除了提供閱讀器和電子標簽數(shù)字模塊的傳輸接口外，還提供數(shù)字電路的電源。

B、模擬前端

超高片電子標簽模擬前端處在射頻前端和后端數(shù)字電路之間，主要包括：

1. 芯片提供穩(wěn)定的電壓

2. 將射頻輸入端得到的信號進行檢波，得到數(shù)字基帶所需的信號。

3. 位數(shù)字基帶提供上電復位信號。

4. 提供芯片的穩(wěn)定偏置電流。

5. 位數(shù)字基帶提供穩(wěn)定的時鐘信號等。

C、數(shù)字控制模塊

數(shù)字控制模塊由PPM譯碼模塊、命令處理模塊、CRC模塊、主狀態(tài)機、編碼模塊、防碰撞控制、映射模塊、通用寄存器、專用寄存器、EEPROM接口組成，其主要功能是處理模擬借條后的數(shù)據(jù)，負責與月突起的通信，并根據(jù)需求與EEPROM通信?；诮档?a target="_blank">硬件開銷和設計復雜度的考慮，數(shù)字部分的時序控制均采用狀態(tài)機實現(xiàn)。

2、天線

天線是一種具有將導行波與自由空間波相互轉功能的結構。它存在于一個由波束范圍、立體弧度和立體角構成的三維世界中。無線電設計輸出的射頻信號功率，通過饋線輸送到天線，由天線以電磁波形式輻射出去。電磁波到達接收地點后，由天線接收下來，并通過饋線發(fā)送到無線電接收機。沒有天線也就沒有無線電通信。

在超高頻電子標簽中，天線面積占主導地位，即標簽面積主要取決于其天線面積。然而天線的物理尺寸受到其工作頻率電磁波波長的限制，在超高頻下電磁波波長為30cm，相對于電子標簽的應用來說，這個尺寸不是太大，因此實際電子標簽天線設計的尺寸都會小于這個尺寸，一般尺寸設計到5-10cm，這種天線一般稱為小天線。

一般在超高頻應用頻段中，最常用的是偶極子天線（又稱為對稱振子天線）。其中，偶極子天線由兩端同樣粗細和等長的直導線排成一條直線構成，信號從中間的兩個端點饋入，在偶極子的兩臂上產(chǎn)生一定的電流分布，種種電流分布就在天線周圍空間激發(fā)起電磁場。偶極子天線也可分為4種類型，即半波偶極子天線、雙線折疊偶極子天線、三線折疊偶戒子天線和雙偶極子天線。如下圖。

UHF電子標簽的關鍵技術及頻段劃分

四、超高頻電子標簽的封裝

封裝的分類

從材料：

1. 紙質標簽;2塑料標簽;3玻璃標簽

從形狀：

1. 信用卡標簽;2、線形標簽;3、圓形標簽;4、手表型標簽;5其他形狀

封裝的加工

封裝環(huán)節(jié)主要包括3個主要工藝，即天線基板制作、Inlay的制作（一次封裝）和基板上的涂覆絕緣膜、沖裁（二次封裝）。

1. 天線基板的制作目前主要包括兩種方式，一種是傳統(tǒng)的蝕刻工藝，另一種是通過絲網(wǎng)印刷工藝來實現(xiàn)。蝕刻工藝是將鋁箔和薄膜加工成鋁復合材料，再通過印刷彩色防腐蝕劑形成新的復合材料，通過蝕刻生產(chǎn)設備，加工成天線形狀的復合材料基板。這種工藝實際上是一種天線復合材料的成型過程。如今超高頻電子標簽印制的過程中，導電油墨主要用于印制RFID天線，以替代傳統(tǒng)的壓箔法或腐蝕法制作金屬天線。

2. Inlay的制作（一次封裝）是指將帶有天線的基板和芯片通過點膠的方式制作成Inlay的過程，超高頻電子標簽的封裝環(huán)節(jié)主要體現(xiàn)在天線基板和芯片的互聯(lián)上，最適宜的封裝方式為倒貼裝芯片技術（Flip Chip），它具有高性能、低成本、微型化、高可靠性的特點，為適應柔性基板材料，倒貼裝的鍵合材料要以導電膠來實現(xiàn)芯片與天線焊盤的互連。

3. 基板上得涂覆絕緣膜、沖裁（二次封裝）。超高頻電子標簽從形態(tài)上分為三大類，即傳統(tǒng)標簽類（不干膠）、注塑類和卡片類。

4. 傳統(tǒng)的自粘不干膠電子標簽用標簽復合設備完成封裝加工過程。標簽由層面、芯片線路層、膠層、底層組成。面層可以用紙、PP、PET等多種材質制作產(chǎn)品的表面，應用涂布設備將冷凝膠涂覆到Inlay層上，再加上塑料材質的底紙，就形成了電路帶保護的標簽，再刷上膠，和離型紙結合，就形成了成卷的不干膠電子標簽，再經(jīng)過模切等工序，就形成了單個的不干膠電子標簽;

5. 注塑類和PVC卡片與傳統(tǒng)的制卡工藝相似，即在成卷的Inlay表面上涂光油，通過與印刷好的上下底料相結合，形成大張的成品標簽卡，再通過印刷、層壓、沖切等形成符合ISO7810卡片標準尺寸的標簽卡，也可按照需要加工成異性等形式。

五、超高頻RFID標簽的技術參數(shù)

1. 標簽的能量需求：標簽的能量需求指的是激活標簽芯片電路所需要的能量范圍;

2. 標簽的傳輸速率：標簽向讀寫器反饋所攜帶的數(shù)據(jù)的傳輸速率以及接受來自讀寫器的寫入數(shù)據(jù)命令的速率。

3. 標簽的讀寫速度：被讀寫器識別和寫入的時間決定，一般為毫秒級

4. 標簽的容量：一般可達到1024Byte的數(shù)據(jù)量。

5. 標簽的封裝形式：取決于標簽天線的形狀

六、電子標簽應用領域

應用領域主要包括：供應鏈上的管理和應用、生產(chǎn)線自動化的管理和應用、航空包裹的管理和應用、集裝箱的管理和應用、鐵路包裹的管理和應用、后勤管理的應用等。

七、超高頻RFID標簽的標準

1. ISO/IEC18000-6定義了超高頻的物理層和通信的協(xié)議;空中接口定義了TypeA和TypeB兩部分;支持可讀和可寫操作。

2. EPCglobal定義了電子物品編碼的結構和超高頻的空中接口以及通信的協(xié)議，如class0、Class1Gen1、ClassGen2.

3. UbiquitousID，日本的組織，定義了UID編碼的結構和通信管理協(xié)議。

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