RFID電子標簽都有哪些?
電子標簽具有多種不同的設計、形狀大小和工作頻率,取決于標簽所附著物體的物理屬性和特定的應用場合。在射頻識別系統(tǒng)中,電子標簽應用數(shù)量很大,應用場合也多樣化,組成、外形和特點也都各不相同。在進行電子標簽選型時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簽。
工作方式類別
根據電子標簽的工作方式不同,RFID標簽分為主動式、被動式和半主動式。一般來講,無源系統(tǒng)為被動式,有源系統(tǒng)為主動式或半主動式。
主動式的射頻系統(tǒng)利用自身能量主動發(fā)送數(shù)據給讀寫器,調制方式可為調幅、調頻或調相。主動式標簽自身具有內部電源供應器,用以供應芯片所需電能以產生對外的信號。一般來說,主動式標簽讀取距離比較長,可以達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。有源標簽一般在集裝箱的電子標簽中應用比較多。
被動式電子標簽內部沒有供電電源。當無源電子標簽進入讀寫器的工作區(qū)域后,受到讀寫器發(fā)出射頻信號的激勵,前提是要求電子標簽與讀寫器在一定的距離內,讀寫器能提供電子標簽足夠的射頻場強,從而保證標簽進入正常工作狀態(tài)。由于被動式標簽具有價格低廉,體積小巧,無須電源的優(yōu)點,目前市場的RFID標簽主要是被動式的。
半主動式電子標簽也帶有電池,但只起到為標簽內部數(shù)字電路供電的作用,標簽并不通過自身能量主動發(fā)送數(shù)據,只有被讀寫器的能量激活后,才能通過反向散射調制方式傳輸自身數(shù)據。
可讀寫性類別
根據可讀寫性,電子標簽可以分為只讀電子標簽、一次寫入只讀(Write Once Read Only)電子標簽、讀寫電子標簽、利用片上傳感器實現(xiàn)的可讀寫電子標簽和利用收發(fā)信機實現(xiàn)的可讀寫電子標簽。
(1)只讀電子標簽。這是一種最簡單類型的電子標簽,它的內部通常只有只讀存儲器(Read Only Memory,ROM)來存儲標識信息(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。只讀電子標簽也可用作電子防盜器的標簽,這些標簽甚至可以沒有ID號,只要它們在通過讀寫器的時候,能夠被讀寫器監(jiān)測到。
(2)一次寫入只讀(Write Once Read Only)電子標簽。這種標簽內部只有ROM和RAM,ROM用于存儲系統(tǒng)程序和安全性要求高的數(shù)據,它與內部的處理器或邏輯處理單元共同完成內部的操作控制功能。只讀電子標簽的ROM中還存儲了標簽的標識信息(ID),這些信息在標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)讀寫電子標簽。這是一種非常靈活的標簽,用戶可以對標簽的存儲器進行讀寫操作,其內部含有可編程記憶存儲器,這種存儲器除了有存儲信息的功能外,還可以在適當?shù)臈l件下由用戶寫入數(shù)據。例如,EEPROM就是比較常見的一種,這種存儲器可以在加電的情況下,實現(xiàn)對原來數(shù)據的擦除和數(shù)據的重新寫入。
(4)利用片上傳感器實現(xiàn)的可讀寫電子標簽。這種標簽包含有一個片上傳感器,用戶可以用來記錄參數(shù)(如溫度、壓力、加速度等),并將其寫入標簽存儲器(通常是可編程記憶存儲器,如EEPROM)。因為這種標簽的工作環(huán)境并不在讀寫器的工作范圍之內,因此必須是主動式或者半主動式。
(5)利用收發(fā)信機實現(xiàn)的可讀寫電子標簽。這種標簽類似于一個小的發(fā)射接收系統(tǒng),可以和其他標簽或器件進行數(shù)據通信,而無須讀寫器的參與,并可以把相關信息通過可編程的方式寫入到自身的可編程存儲器中,它們通常是主動式的。
電子標簽的存儲器除了可讀寫性,其容量大小也是一個重要參數(shù)。電子標簽的數(shù)據存儲容量一般限定在2 KB以內。從技術及應用的角度來說,電子標簽并不適合作為大量數(shù)據的載體,其主要功能在于標識物品并完成無接觸的識別過程,典型的數(shù)據容量指標有1 KB、128 bit、64 bit等。標簽信息容量的大小,決定著標簽是否可以一段時間內離開后臺數(shù)據庫獨立工作。當標簽容量很小時,電子標簽需要通過讀寫器與后臺數(shù)據庫聯(lián)系起來。例如,電子標簽的內存有200 bit,就能夠容納物品的編碼了,當需要物品更詳盡的信息,就應通過后臺數(shù)據庫來提供。在實際使用中,現(xiàn)場有時無法與數(shù)據庫聯(lián)機,這時必須加大電子標簽的內存量。例如,加大到幾千比特,使得電子標簽可以在一定時間內獨立使用。一般來說,內存越大獨立工作時間越長。
工作頻率類別
電子標簽的工作頻率是指電子標簽工作時采用的頻率,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)。電子標簽的工作頻率決定了射頻識別系統(tǒng)的工作方式、識別距離等。下面從低頻、高頻和超高頻、微波頻段分析電子標簽的工作原理和特征。
無線射頻識別系統(tǒng)的工作頻率對系統(tǒng)的工作性能有很大的影響,從識別距離、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,具有很大的對比性。具體來說,低頻具有很強的穿透特性,可以穿透水、有機組織和木材等材料,但是其傳播速度慢、距離短;高頻或超高頻具有較遠的傳播距離,但是很容易被很多導體材料所吸收,穿透性不好。
基于上述原因,如何利用各自的優(yōu)點來設計識別距離遠又具有較好的穿透性的產品是一個應用折中的問題。目前普遍采用的技術是雙頻技術,使用雙頻技術的電子標簽既具有很強的穿透性能,又能傳輸很遠的距離,能夠廣泛應用在動物識別、有導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)據和接收數(shù)據采用不同的工作頻率。雙頻標簽接收到來自讀寫器的激活信號后,發(fā)出唯一的加密識別無線信號,讀寫器不斷地產生低頻編碼電磁信號,經過高頻調制后由天線發(fā)送出去,用來激活進入有效范圍的雙頻標簽;同時讀寫器將接收天線接收的來自雙頻標簽的高頻載波信號放大,再解調出有效的數(shù)字信號,并將信號傳給下一級系統(tǒng)。
采用雙頻技術的射頻識別系統(tǒng)具有低頻和高頻系統(tǒng)的優(yōu)點,同時具有較強的穿透能力、較遠的識別距離及高速的識別能力。無源雙頻標簽可以制造得很小,被廣泛應用于人員管理、運動計時、動物識別、礦井、有干擾的環(huán)境(如金屬物識別)等場合。