一文看懂RFID產(chǎn)業(yè)鏈與RFID工作頻段及其應用

01什么是RFID

RFID（Radio Frequency Identification）射頻識別技術(shù)，又稱“電子標簽”，是20世紀90年代開始興起的一種非接觸式自動識別技術(shù)，在無人進行干預的情況下，它可以通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)。RFID技術(shù)工作環(huán)境彈性較大，除可在極端環(huán)境下進行工作外，亦可識別高速運動物體和同一時間識別多個標簽。

02RFID組成及工作原理

RFID主要由標簽、閱讀器/讀寫器、天線三個部分組成。

標簽的主要功能是附著在物體上用以標識目標對象，由耦合元件及芯片組成，具有唯一的電子編碼；

閱讀器/讀寫器的主要功能是讀取(或?qū)懭耄撕?a target="_blank">信息，分為手持式和固定式；

天線的功能則是在標簽和閱讀器之間傳遞射頻信號。

RFID的基本工作流程是閱讀器通過發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號，標簽進入電磁場后產(chǎn)生感應電流，標簽獲得能量被激活，發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息，接受天線收到從標簽中發(fā)送來的載波信號，在經(jīng)過天線調(diào)節(jié)器傳送回閱讀器，閱讀器對信號進行解調(diào)和解碼后送到后臺主系統(tǒng)進行處理，這種標簽被稱為無源標簽或被動標簽（Passive Tag）。有源標簽或主動標簽（Active Tag）主動發(fā)送某一頻率的信號，閱讀器讀取并解碼信號后，發(fā)送至主系統(tǒng)進行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。主動標簽自身裝有電池供電，與被動標簽相比成本更高，讀寫距離較遠且體積較大。

▲RFID識別技術(shù)工作原理

RFID技術(shù)的基本工作原理并不復雜：標簽進入磁場后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息（Passive Tag，無源標簽或被動標簽），或者主動發(fā)送某一頻率的信號（Active Tag，有源標簽或主動標簽）；解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。

▲RFID系統(tǒng)架構(gòu)圖

03RFID分類

RFID的分類有多種方式，可分為按工作頻率分類，按供電方式分類，按應用范圍分類，按數(shù)據(jù)讀寫類型分類。詳見下圖：

04RFID工作頻段

RFID應用系統(tǒng)的工作頻率寬泛，低可至100KHz，高可達5GHz。目前國際主要采用的頻段有：低頻（125KHz-134KHz）、高頻（13.56MHz）、超高頻（860M-960MHz）、和微波（2.45GHz、5.8GHz）產(chǎn)品。對于天線而言，當傳輸?shù)男盘柌ㄩL遠超過天線有效尺寸時，天線作為電路負載呈明顯的感性，導致信號能量被存儲在天線近場區(qū)，從而不能被高效地傳播。而天線受應用環(huán)境和重量限制，往往不能做的足夠大。以13.56MHz頻率舉例，對應八分之一波長約為需2.7m，因此UHF頻段就成為無源RFID在較遠距離（0.5m~10m）傳輸?shù)膽檬走x。相比于2.4GHz頻段，900MHz頻段天線的有效尺寸更大，意味著更多的能量可以被接收。

▲RFID頻段分布示意圖

▲主要國家和地區(qū)的UHF(Ultra High Frequency)RFID頻段分配

05RFID協(xié)議標準

▲RFID技術(shù)相關(guān)協(xié)議標準與特征

06RFID核心技術(shù)

伴隨UHF的RFID應用越來越廣泛，相應地技術(shù)與產(chǎn)品標準化工作也在持續(xù)進行中，其現(xiàn)行行業(yè)規(guī)范ISO/IEC 18000-63中，對RFID的技術(shù)層次都做了明確的規(guī)定。無源RFID通信采用半雙工方式，由RFID讀寫器首先使用PIE編碼發(fā)送帶有廣播性質(zhì)的UHF能量信號，該信號在編碼前已做過ASK或者PSK數(shù)字調(diào)制處理，標簽收到讀寫器發(fā)射的RF信號進行解調(diào)，并通過反向散射技術(shù)將數(shù)據(jù)返回至讀寫器。對于的UHF電子標簽來說，標簽芯片的特性至關(guān)重要，它直接決定標簽產(chǎn)品的存儲容量、讀寫極限距離、讀寫速度、讀寫參數(shù)、信息安全等至關(guān)重要的參數(shù)，是電子標簽產(chǎn)品的核心技術(shù)，如圖5.1系UHF電子標簽芯片架構(gòu)圖示意圖。

▲UHF電子標簽芯片架構(gòu)圖

07RFID產(chǎn)業(yè)鏈

一套RFID方案需要設(shè)計、讀寫器、天線、標簽、支架或機柜、應用軟件，軟件集成服務(wù)等。其產(chǎn)業(yè)鏈劃分極細，且每個環(huán)節(jié)的廠商非常多。這里列舉一些代表廠商，供參考。

芯片：

RFID芯片分為標簽芯片和讀寫器芯片。其技術(shù)的發(fā)展趨勢仍將是功耗更低、距離更遠、讀寫速度更快、可靠性和安全性更高，并且成本不斷降低。對于國內(nèi)RFID的芯片廠商，最重要的是穩(wěn)定性，包括生產(chǎn)工藝都還需要再做改進。

1.恩智浦（NXP）

NXP的RFID芯片包括超高頻、高頻、NFC和低頻，產(chǎn)品已經(jīng)廣泛用于倉儲、服裝零售、汽車電子、品牌保護追蹤和家畜追蹤等等。

例如，在2017年推出的UCODE 8 RAIN RFID，其更靈敏，更易于嵌入到標簽，通常用于超高頻RFID標簽中。該芯片還可為使用該標簽的公司添加專用ID號，以實現(xiàn)品牌鑒定。

2.意聯(lián)科技(Alien Technology)

美國意聯(lián)科技是行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的供應商，專門提供符合EPCglobal Gen2及ISO/IEC 18000-6c標準的超高頻無源射頻識別芯片，以及標簽、閱讀器和專業(yè)服務(wù)相關(guān)的技術(shù)及產(chǎn)品。

Higgs-4就是一款高度集成的單芯片EPC Gen2超高頻射頻識別標簽芯片。它可以在低射頻功率下寫入數(shù)據(jù)，也可在大數(shù)量標簽的零售應用中對標簽同時寫入數(shù)據(jù)。

3.英頻杰（Impinj）

美國英頻杰公司是全球領(lǐng)先的超高頻Gen 2 RFID解決方案供應商，產(chǎn)品包括高性能的標簽芯片，讀寫器，讀寫器芯片，軟件，天線和系統(tǒng)集成。

例如，Monza S6-C標簽芯片為大規(guī)模物品智能化應用提供了高性能和數(shù)據(jù)完整性。它包含了自動性能調(diào)節(jié)、自我診斷和耐久結(jié)構(gòu)等特性，在提高標簽的質(zhì)量和讀取性能的同時，也降低了標簽應用的成本。其適合于零售、醫(yī)療、票務(wù)和其他應用的單品級應用。

4.復旦微電子

上海復旦微電子集團股份有限公司的超高頻系列芯片基于在射頻和存儲領(lǐng)域的多年技術(shù)積累，具有射頻讀寫靈敏度高，兼容性好，存儲器可靠性高等特點，可廣泛應用于物資管理、交通運輸、物流快遞、人員管理、門禁管理等領(lǐng)域。

復旦微電子的超高頻RFID標簽芯片工作頻段為840MHz到960MHz，此系列芯片包括了符合國內(nèi)標準GB/T29768和GJB7377.1的超高頻標簽芯片，以及符合國際ISO18000-6C協(xié)議的標簽芯片。分別可提供不帶加密算法的普通版本和帶加密算法的安全版本芯片。

5.江蘇芯云科技

江蘇芯云科技是一家扎根中國本土，由技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動的電子科技公司，依托極富競爭力的海歸技術(shù)團隊在芯片設(shè)計及關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域突破，構(gòu)建云應用的協(xié)同創(chuàng)新生態(tài)，參與全球集成電路、電子解決方案商業(yè)化競爭。芯云科技除了在RFID領(lǐng)域具備從芯片到整體解決方案的能力以外，芯云科技自主研發(fā)的高速電力線載波通信(HPLC)芯片及模組已經(jīng)廣泛應用于國家電網(wǎng)智能抄表領(lǐng)域，高度契合智能電網(wǎng)用電信息采集“全集抄、全費控、主動監(jiān)測”的要求。與此同時，芯云科技自主研發(fā)的8通道16bit位ADC芯片，主要用于電網(wǎng)繼電保護裝置與自動化設(shè)備，已經(jīng)通過國家電網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)單位的系統(tǒng)驗證，進入系統(tǒng)實際掛測階段。

芯云科技RFID產(chǎn)品整體解決方案覆蓋云、管、端，構(gòu)建立體式物聯(lián)網(wǎng)連接管控體系，產(chǎn)品主要包括RFID無源超高頻電子標簽芯片、無源超高頻電子標簽、超高頻手持式讀寫器、超高頻RFID通道門，云平臺信息化系統(tǒng)等。目前產(chǎn)品與方案在資產(chǎn)管理、智能倉儲、移動運檢等領(lǐng)域已進行實地應用。

▲RFID技術(shù)在資產(chǎn)管理智能巡檢中的應用

6.深圳遠望谷

深圳市遠望谷信息技術(shù)股份有限公司建有全球領(lǐng)先的RFID產(chǎn)品性能測試中心，可為大規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)提供RFID技術(shù)、產(chǎn)品和解決方案服務(wù)，擁有6大系列100余種RFID產(chǎn)品。其聚焦鐵路、圖書與零售三大戰(zhàn)略性行業(yè)，并為紡織洗滌、智慧旅游、煙酒管理、智能交通等領(lǐng)域提供高性能的RFID產(chǎn)品和解決方案。

遠望谷1995年就開始研制開發(fā)貨車電子標簽專用芯片，目前已研制出具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的第一代貨車電子標簽專用芯片，也使得貨車電子標簽有了一顆“中國芯”。由于這顆“中國芯”，迫使美國把原來售價150美元的貨車電子標簽降價到20多美元。

天線：

RFID天線也分為標簽天線和讀寫器天線。根據(jù)應用場合各有不同，RFID標簽可能需要貼在不同類型、不同形狀的物體上，甚至需要嵌入到物體內(nèi)部。標簽天線和讀寫器天線還分別承擔接收能量和發(fā)射能量的作用，這些因素對天線的設(shè)計提出了嚴格要求。

1.萊爾德（Laird Tech）

美國萊爾德科技集團是設(shè)計和制造電磁屏蔽材料、導熱界面材料和無線天線產(chǎn)品的世界著名公司，產(chǎn)品廣泛應用于電信、數(shù)據(jù)通訊、手機、計算機、通用電子裝置、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、航空航天、國防、汽車以及醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。

2.英內(nèi)爾科技

深圳市英內(nèi)爾科技有限公司是專業(yè)從事RFID天線設(shè)計開發(fā)、生產(chǎn)、銷售的科技企業(yè)。它主要為RFID標簽企業(yè)提供：PET鋁蝕刻天線、PET銅蝕刻天線、NFC線路板線圈天線、抗金屬干擾天線、各類PCB高精密異形天線以及代客戶進行天線設(shè)計開發(fā)。它可提供快速優(yōu)質(zhì)的高頻和超高頻蝕刻天線。

3.澳信科技

佛山澳信科技有限公司集研發(fā)、生產(chǎn)和銷售于一體。其擅長無線射頻應用等領(lǐng)域的讀卡器天線，主營4G/LTE、3G、WIFI、WIMAX、RFID、VHF/UHF、TV、MIMO、CPE、GPS、GSM、CDMA等。

設(shè)備：

RFID設(shè)備包括閱讀器及標簽。RFID閱讀器可透過運用電磁場識別及追蹤RFID標簽，并取得該等標簽所儲存之電子信息。

1.霍尼韋爾掃描與移動技術(shù)部（HSM）

霍尼韋爾掃描與移動技術(shù)部隸屬于霍尼韋爾自動化控制系統(tǒng)集團。作為一家專業(yè)的條形碼掃描器制造商，旗下產(chǎn)品包括激光條形碼掃描器、影像條形碼掃描器、OEM掃描引擎、移動數(shù)據(jù)終端和條形碼檢測儀。

2.斑馬技術(shù)公司

斑馬技術(shù)公司1999年開始開發(fā)RFID打印機，成功開發(fā)了高頻、超高頻的RFID打印機。斑馬技術(shù)的產(chǎn)品和解決方案被全球眾多行業(yè)廣泛采用，適合各種應用。例如，利用條碼腕帶和臨床樣本采集，提升患者醫(yī)護安全；使用移動設(shè)備打印收據(jù)，加快結(jié)賬；簡化倉儲業(yè)務(wù)流程；以及利用實時信息為專業(yè)比賽和娛樂節(jié)目增加新的分析數(shù)據(jù)。

3.ThingMagic

ThingMagic是全球知名的RFID設(shè)備制造商，成立于2000年，總部設(shè)在美國波士頓。其專注于讀寫器、傳感器和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的研發(fā)和生產(chǎn)。它的固定式讀寫器M6和智能讀寫器Astra一直在市場上有廣泛應用，并在全球有很高的知名度和占有率，廣泛應用在車輛管理、人員管理和供應鏈管理等多種場合。

08RFID應用場景

RFID技術(shù)已經(jīng)廣泛應用在資產(chǎn)管理、零售、物流、服裝、交通、醫(yī)療、身份識別、金融支付等領(lǐng)域，在國計民生中發(fā)揮著重要的作用，并且隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與推廣，RFID作為感知層的關(guān)鍵技術(shù)之一，并且迎來更大的機遇期。以RFID在資產(chǎn)管理方面的應用為例，我們來看看RFID技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)資產(chǎn)管理項目中的具體應用。

如下圖所示，基于RFID技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)資產(chǎn)管理系統(tǒng)一般可分為三層架構(gòu)：

▲基于RFID技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應用架構(gòu)

信息采集層：具體設(shè)備包括通過RFID電子標簽、RFID手持讀寫器、RFID通道門等，共同完成對資產(chǎn)配備的RFID標簽的信息進行存儲、采集、上報等功能，通過RFID標簽序列號的唯一性來管理標識設(shè)備資產(chǎn)。

數(shù)據(jù)傳輸層：RFID讀寫設(shè)備采集到的資產(chǎn)信息，可通過移動網(wǎng)絡(luò)、WiFi、以太網(wǎng)等方式傳輸至后臺系統(tǒng)管理平臺。

業(yè)務(wù)管理層：部署云管理平臺，用于管理系統(tǒng)內(nèi)各類設(shè)備資源，同時有效進行數(shù)據(jù)分析，從而判斷貨物出庫、入庫、移庫、盤點等流程。同時可生成相應報表明細單、并在系統(tǒng)中做相應的處理。

通過基于物聯(lián)網(wǎng)的資產(chǎn)管理系統(tǒng)應用，實現(xiàn)資產(chǎn)信息化、智能化、標準化管理，構(gòu)建資產(chǎn)全生命周期管理體系及多層次安全防護措施，實現(xiàn)賬、卡、物一致，提升資產(chǎn)盤點效率、實現(xiàn)資產(chǎn)流轉(zhuǎn)實時監(jiān)控、資產(chǎn)出入庫異常狀態(tài)主動上報等功能，大大提升日常工作維護效率。同時業(yè)務(wù)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行細致分析，對資產(chǎn)業(yè)務(wù)信息全面掌握，有效挖掘數(shù)據(jù)價值，提升數(shù)據(jù)應用水平，為資產(chǎn)管理決策提供更有價值的信息，全面提升資產(chǎn)管理水平。

金航標kinghelm產(chǎn)品

幾十年來RFID技術(shù)的理論得到了豐富和完善，有源、無源及半無源電子標簽均得到了飛速發(fā)展，單芯片電子標簽、多電子標簽識讀、無線可讀可寫、無源電子標簽的遠距離識別、適應高速移動物體的RFID正在成為現(xiàn)實。金航標kinghelm電子有限公司致力于研發(fā)新的產(chǎn)品，在RFID這條路上也越走越遠。