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电子标签的分类

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人气:-发表时间:2016-12-05 11:08【

从应用概念来说,电子标签的工作频率也就是无线射频识别系统的工作频率,是其最重要的特点之一。

毫无疑问,电子标签的工作频率是其最重要的特点之一。电子标签的工作频率不仅决定着无线射频识别系统工作原理(电感耦合还是电磁耦合)、识别距离,还决定着电子标签及读写器实现的难易程度和设备的成本。

工作在不同频段或频点上的电子标签具有不同的特点。无线射频识别应用占据的频段或频点在国际上有公认的划分,即位于ISM波段之中。典型的工作频率有:125kHz,133kHz,13.56MHz,27.12MHz,433MHz,902~928MHz,2.45GHz,5.8GHz等。

1.低频段电子标签

低频段电子标签,简称为低频标签,其工作频率范围为30kHz ~ 300kHz。典型工作频率有:125KHz,133KHz(也有接近的其他频率,如TI使用134.2KHz)。低频标签一般为无源标签,其工作能量通过电感耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得。低频标签与阅读器之间传送数据时,低频标签需位于阅读器天线辐射的近场区内。低频标签的阅读距离一般情况下小于1米。

低频标签的典型应用有:动物识别、容器识别、工具识别、电子闭锁防盗(带有内置应答器的汽车钥匙)等。与低频标签相关的国际标准有:ISO11784/11785(用于动物识别)、ISO18000-2(125-135 kHz)。低频标签有多种外观形式,应用于动物识别的低频标签外观有:项圈式、耳牌式、注射式、药丸式等。典型应用的动物有牛、信鸽等。

低频标签的主要优势体现在:标签芯片一般采用普通的CMOS工艺,具有省电、廉价的特点;工作频率不受无线电频率管制约束;可以穿透水、有机组织、木材等;非常适合近距离的、低速度的、数据量要求较少的识别应用(例如:动物识别)等。

低频标签的劣势主要体现在:标签存贮数据量较少;只能适合低速、近距离识别应用;与高频标签相比:标签天线匝数更多,成本更高一些;

2.中高频段电子标签

中高频段电子标签的工作频率一般为3MHz ~ 30MHz。典型工作频率为:13.56MHz。该频段的电子标签,从无线射频识别应用角度来说,因其工作原理与低频标签完全相同,即采用电感耦合方式工作,

所以宜将其归为低频标签类中。另一方面,根据无线电频率的一般划分,其工作频段又称为高频,所以也常将其称为高频标签。

高频电子标签一般也采用无源方式,其工作能量同低频标签一样,也是通过电感(磁)耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得。标签与阅读器进行数据交换时,标签必须位于阅读器天线辐射的近场区内。中频标签的阅读距离一般情况下也小于1米(最大读取距离为1.5米)。

高频标签由于可方便地做成卡状,典型应用包括:电子车票、电子身份证、电子闭锁防盗(电子遥控门锁控制器)等。相关的国际标准有:ISO14443、ISO15693、ISO18000-3(13.56MHz)等。

高频标准的基本特点与低频标准相似,由于其工作频率的提高,可以选用较高的数据传输速率。电子标签天线设计相对简单,标签一般制成标准卡片形状。

3.超高频与微波标签

超高频与微波频段的电子标签,简称为微波电子标签,其典型工作频率为:433.92MHz,862(902)~928MHz,2.45GHz,5.8GHz。微波电子标签可分为有源标签与无源标签两类。工作时,电子标签位于阅读器天线辐射场的远区场内,标签与阅读器之间的耦合方式为电磁耦合方式。阅读器天线辐射场为无源标签提供射频能量,将有源标签唤醒。相应的无线射频识别系统阅读距离一般大于1m,典型情况为4~7m,最大可达10m以上。阅读器天线一般均为定向天线,只有在阅读器天线定向波束范围内的电子标签可被读/写。

由于阅读距离的增加,应用中有可能在阅读区域中同时出现多个电子标签的情况,从而提出了多标签同时读取的需求,进而这种需求发展成为一种潮流。目前,先进的无线射频识别系统均将多标签识读问题作为系统的一个重要特征。

以目前技术水平来说,无源微波电子标签比较成功产品相对集中在902~928MHz工作频段上。2.45GHz和5.8GHz无线射频识别系统多以半无源微波电子标签产品面世。半无源标签一般采用钮扣电池供电,具有较远的阅读距离。

微波电子标签的典型特点主要集中在是否无源、无线读写距离、是否支持多标签读写、是否适合高速识别应用,读写器的发射功率容限,电子标签及读写器的价格等方面。对于可无线写的电子标签而言,通常情况下,写入距离要小于识读距离,其原因在于写入要求更大的能量。

微波电子标签的数据存贮容量一般限定在2Kbits以内,再大的存贮容量似乎没有太大的意义,从技术及应用的角度来说,微波电子标签并不适合作为大量数据的载体,其主要功能在于标识物品并完成无接触的识别过程。典型的数据容量指标有:1Kbits,128Bits,64Bits等。由Auto-ID Center制定的产品电子代码EPC的容量为:90Bits。

微波电子标签的典型应用包括:移动车辆识别、电子身份证、仓储物流应用、电子闭锁防盗(电子遥控门锁控制器)等。相关的国际标准有:ISO10374,ISO18000-4(2.45GHz)、-5(5.8GHz)、-6(860-930 MHz)、-7(433.92 MHz),ANSI NCITS256-1999等。

根据以上叙述,电子标签可列表如下:


电子标签的耦合类型

无线射频识别系统中电子标签与读写器之间的作用距离是无线射频识别系统应用中的一个重要问题,通常情况下这种作用距离定义为电子标签与读写器之间能够可靠交换数据的距离。无线射频识别系统的作用距离是一项综合指标,与电子标签及读写器的配合情况密切相关。

根据无线射频识别系统作用距离的远近情况,电子标签天线与读写器天线之间的耦合可分为以下三类:⑴.密耦合系统;⑵.遥耦合系统;⑶.远距离系统。

1、密耦合系统

密耦合系统的典型作用距离范围从0~250px。实际应用中,通常需要将电子标签插入阅读器中或将其放置到读写器的天线的表面。密耦合系统利用的是电子标签与读写器天线无功近场区之间的电感耦合(闭合磁路)构成无接触的空间信息传输射频通道工作的。密耦合系统的工作频率一般局限在30MHz以下的任意频率。由于密耦合方式的电磁泄露很小、耦合获得的能量较大,因而可适合要求安全性较高,作用距离无要求的应用系统,如电子门锁等。

2、遥耦合系统

遥耦合系统的典型作用距离可以达到1m。遥耦合系统又可细分为近耦合系统(典型作用距离为250px)与疏耦合系统(典型作用距离为1m)两类。遥耦合系统利用的是电子标签与读写器天线无功近场区之间的电感耦合(闭合磁路)构成无接触的空间信息传输射频通道工作的。遥耦合系统的典型工作频率为13.56MHz,也有一些其他频率,如6.75MHz、27.125MHz等。遥耦合系统目前仍然是低成本无线射频识别系统的主流。

3、远距离系统

远距离系统的典型作用距离从1m到10m,个别的系统具有更远的作用距离。所有的远距离系统均是利用电子标签与读写器天线辐射远场区之间的电磁耦合(电磁波发射与反射)构成无接触的空间信息传输射频通道工作的。远距离系统的典型工作频率为:915MHz、2.45GHz、5.8GHz,此外,还有一些其他频率,如433MHz等。远距离系统的电子标签根据其中是否包含电池分为有无源电子标签(不含电池)和半无源电子标签(内含电池)。一般情况下,包含有电池的电子标签的作用距离较无电池的电子标签的作用距离要远一些。半无源电子标签中的电池并不是为电子标签和读写器之间的数据传输提供能量,而是只给电子标签芯片提供能量,为读写存贮数据服务。

远距离系统一般情况下均采用反射调制工作方式实现电子标签到读写器方向的数据传输。远距离系统一般具有典型的方向性,电子标签与读写器成本目前还处于较高的水平。从技术角度来说,满足以下特点的远距离系统是理想的无线射频识别系统:

⑴.电子标签无源;

⑵.电子标签可无线读写;

⑶.电子标签与读写器支持多标签读写;

⑷.适合应用于高速移动物体的识别(物体移动速度大于80km/h);

⑸.远距离(读写距离大于5m~10m);

⑹.低成本(可满足一次性使用要求);

现实的远距离系统一般均只能满足其中的几款要求。

电子标签信息的写入方式

电子标签读写装置的基本功能是无接触读取电子标签中的数据信息。从功能角度来说,单纯实现无接触读取电子标签信息的设备称为阅读器、读出装置、扫描器等。单纯实现向电子标签内存中写入信息的设备称为编程器、写入器等。综合具有无接触读取与写入电子标签内存信息的设备称为读写器、通信器等。 

电子标签信息的写入方式大致可以分为以下三种类型:

⑴.电子标签在出厂时,即已将完整的标签信息写入标签。这种情况下,应用过程中,电子标签一般具有只读功能。只读标签信息的写入,在更多的情况下是在电子标签芯片的生产过程中即标签信息写入芯片,使得每一个电子标签拥有一个唯一的标识UID(如96 bits)。应用中,需再建立标签唯一UID与待识别物品的标识信息之间的对应关系(如车牌号)。只读标签信息的写入也有在应用之前,由专用的初始化设备将完整的标签信息写入。

⑵.电子标签信息的写入采用有线接触方式实现,一般称这种标签信息写入装置为编程器。这种接触式的电子标签信息写入方式通常具有多次改写的能力。例如,目前在用的铁路货车电子标签信息的写入即为这种方式。标签在完成信息注入后,通常需将写入口密闭起来,以满足应用中对其防潮、防水、防污等要求。

⑶.电子标签在出厂后,允许用户通过专用设备以无接触的方式向电子标签中写入数据信息。这种专用写入功能通常与电子标签读取功能结合在一起形成电子标签读写器。具有无线写入功能的电子标签也具有其唯一的不可改写的UID。这种功能的电子标签趋向于一种通用电子标签,应用中,可根据实际需要仅对其UID进行识读或仅对指定的电子标签内存单元(一次读写的最小单位)进行读写。

应用中,还广泛存在着一次写入多次读出WORM(Write Once Read Many)的电子标签。这种WORM概念即有接触式改写的电子标签存在,也有无接触式改写的电子标签存在。这类WORM标签一般大量用在一次性使用的场合,如航空行李标签,特殊身份证件标签等。

无论是怎样的情况,对电子标签的写操作均应在一定的授权控制之下进行。否则,将失去电子标签标识物品的意义。

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