RFID標(biāo)簽市場(chǎng)正在飛速增長(zhǎng)并且有望加速

當(dāng)你早上上班走進(jìn)你的辦公室之前，你會(huì)無(wú)意識(shí)地至少4次使用RFID技術(shù)：當(dāng)你準(zhǔn)備啟動(dòng)車子時(shí)，解開(kāi)防盜電路；當(dāng)你駕車經(jīng)過(guò)無(wú)人收費(fèi)亭時(shí)，自動(dòng)支付費(fèi)用；當(dāng)你使用你的手機(jī)支付你的早餐卡布奇諾咖啡；當(dāng)你使用身份識(shí)別卡進(jìn)入你的辦公室時(shí)。RFID雖然不可能無(wú)處不在，但卻是非常常見(jiàn)。

第一個(gè)通過(guò)射頻輸入的被動(dòng)應(yīng)答器最早可以追溯到1970年代早期，可以作為當(dāng)今大部分多種多樣RFID應(yīng)用的一個(gè)印象。但只有當(dāng)半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展起來(lái)了（更不用說(shuō)摩爾定律了），RFID才真正開(kāi)始崛起。

對(duì)于貿(mào)易，RFID提供了一個(gè)嶄新的機(jī)會(huì)來(lái)提高生產(chǎn)效率和改善客戶體驗(yàn)，通過(guò)提供非常精細(xì)的數(shù)據(jù)（通過(guò)支付和記錄等自動(dòng)化服務(wù)）。RFID的應(yīng)用非常廣泛，其范圍包括了牲畜的身份識(shí)別，零售業(yè)庫(kù)存管理，病案管理，電子收費(fèi)系統(tǒng)，電子通行證，以及更多近些年出現(xiàn)的，比如手機(jī)將成為特殊的RFID技術(shù)的載體。

RFID標(biāo)簽市場(chǎng)（RFID的ID部分）正在飛速增長(zhǎng)并且有望加速。例如，IDTechEx，預(yù)計(jì)被動(dòng)式的RFID標(biāo)簽的數(shù)量將從2011年的不到30億增加到2021年的大約2500億。

從工程角度來(lái)看，RFID不是一個(gè)單一的技術(shù)，并且該技術(shù)隨著頻率的變化而變化。很多載波可以使用，但是最主要的有3種：LF，這種使用125到135KHz的帶寬；HF，工作在13.56MHz；以及UHF，主要用在865到955Mhz的波段。（2.4GHz帶寬也可以被認(rèn)為是在UHF）下表1總結(jié)了這三大主要的RFID帶寬的應(yīng)用以及讀取范圍。

表1：RFID的頻帶和應(yīng)用

大部分的RFID系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要集中于讀取系統(tǒng)；讀取設(shè)計(jì)主要取決于半導(dǎo)體公司設(shè)計(jì)和制造的應(yīng)答器（標(biāo)簽）的應(yīng)用和特點(diǎn)。從廣義地講，有兩種類型的標(biāo)簽可以與讀取系統(tǒng)進(jìn)行通信：一種是主動(dòng)式的，它含有一個(gè)內(nèi)嵌的電池；以及被動(dòng)式的標(biāo)簽，它不含內(nèi)嵌的電池。被動(dòng)式的標(biāo)簽使用的更加普遍，并且在這篇文章中我們只討論這種類型的。

耦合技術(shù)

電磁耦合在決定被動(dòng)式標(biāo)簽的讀取范圍時(shí)起主要作用。低頻和高頻RFID系統(tǒng)使用電感耦合：能量通過(guò)一個(gè)共享的磁場(chǎng)從讀取器的線圈傳向應(yīng)答器（標(biāo)簽）的線圈。

讀取器天線在低頻和高頻系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)大的磁場(chǎng)，在電磁區(qū)域內(nèi)被稱為“近場(chǎng)”（從天線開(kāi)始到差不多一個(gè)波長(zhǎng)）。這個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)大到足夠喚醒標(biāo)簽，并且為傳輸身份數(shù)據(jù)給讀取器提供電源。電感耦合也可使用相同的能量轉(zhuǎn)換機(jī)理寫入標(biāo)簽。圖1顯示了電感耦合的概念。

圖1.在低頻和高頻系統(tǒng)中的電感耦合，包括NFC，發(fā)生在近場(chǎng)區(qū)域

超高頻射頻識(shí)別系統(tǒng)通過(guò)在“遠(yuǎn)場(chǎng)”進(jìn)行操作實(shí)現(xiàn)了一個(gè)比低頻和高頻系統(tǒng)更大的讀取范圍。它從天線處大約兩個(gè)波長(zhǎng)以上。使用一個(gè)被稱為后向散射耦合技術(shù)，讀取器天線的電磁能量由標(biāo)簽天線接收。并且RFID芯片使用能量改變天線上的負(fù)載并且反射回一個(gè)改變了的信號(hào)，其中包含標(biāo)識(shí)信息。

作為一個(gè)實(shí)際的問(wèn)題，標(biāo)簽設(shè)計(jì)針對(duì)特殊的應(yīng)用取決于頻率的不同，內(nèi)存的大小，支持的標(biāo)準(zhǔn)，以及天線的設(shè)計(jì)。德州儀器的Tag-itTM HF-IPlus 應(yīng)答器(595 - ri i03 - 112 - 03)在一個(gè)微型方塊內(nèi)提供了2kb的內(nèi)存，并且適合產(chǎn)品的認(rèn)證，資產(chǎn)的管理和供應(yīng)鏈管理。它是一種工作在13.56MHz的高頻標(biāo)簽。在存儲(chǔ)規(guī)模的另一極端，NXP的HITagμ應(yīng)答器（771-HTMS1101FTBAF1）集成了128Kbit的內(nèi)存。

這是一個(gè)低頻標(biāo)簽適用于牲畜識(shí)別、洗衣自動(dòng)化、啤酒桶和天然氣瓶物流。

設(shè)計(jì)目標(biāo)

特殊的RFID系統(tǒng)讀取器功能主要由應(yīng)用來(lái)決定，盡管幾個(gè)目標(biāo)已經(jīng)跨越了應(yīng)用的界限。對(duì)于大多數(shù)工程項(xiàng)目，成本是很重要的，這通常意味著減少材料清單和最大化標(biāo)簽制造商提供的附加價(jià)值，比如開(kāi)發(fā)工具，參考設(shè)計(jì)和軟件。機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)該健壯并且能夠提供破壞性保護(hù)。應(yīng)該考慮將系統(tǒng)部署在政府頻率內(nèi)。