射頻標簽技術(shù)特征的分類
1.工作方式
射頻識別系統(tǒng)的基本工作方式分為全雙工(Full Duplex)和半雙工(Half Duplex)系統(tǒng)以及時序(SEQ)系統(tǒng)。全雙工表示射頻標簽與讀寫器之間可在同一時刻互相傳送信息。半雙工表示射頻標簽與讀寫器之間可以雙向傳送信息,但在同一時刻只能向一個方向傳送信息。
在全雙工和半雙工系統(tǒng)中,射頻標簽的響應(yīng)是在讀寫器發(fā)出的電磁場或電磁波的情況下發(fā)送出去的。因為與閱讀器本身的信號相比,射頻標簽的信號在接收天線上是很弱的,所以必須使用合適的傳輸方法,以便把射頻標簽的信號與閱讀器的信號區(qū)別開來。在實踐中,人們對從射頻標簽到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸一般采用負載反射調(diào)制技術(shù)將射頻標簽數(shù)據(jù)加載到反射回波上(尤其是針對無源射頻標簽系統(tǒng))。
時序方法則與之相反,閱讀器的輻射出的電磁場短時間周期性地斷開。這些間隔被射頻標簽識別出來,并被用于從射頻標簽到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸。其實,這是一種典型的雷達工作方式。時序方法的缺點是:在閱讀器發(fā)送間歇時,射頻標簽的能量供應(yīng)中斷,這就必須通過裝入足夠大的輔助電容器或輔助電池進行補償。
2.數(shù)據(jù)量
射頻識別射頻標簽的數(shù)據(jù)量通常在幾個字節(jié)到幾千個字節(jié)之間。但是,有一個例外,這就是1比特射頻標簽。它有1比特的數(shù)據(jù)量就足夠了,使閱讀器能夠作出以下兩種狀態(tài)的判斷:"在電磁場中有射頻標簽"或"在電磁場中無射頻標簽"。這種要求對于實現(xiàn)簡單的監(jiān)控或信號發(fā)送功能是完全足夠的。因為1比特的射頻標簽不需要電子芯片,所以射頻標簽的成本可以做得很低。由于這個原因,大量的1比特射頻標簽在百貨商場和商店中用于商品防盜系統(tǒng)(EAS)。當帶著沒有付款的商品離開百貨商場時,安裝在出口的讀寫器就能識別出"在電磁場中有射頻標簽"的狀況,并引起相應(yīng)的反應(yīng)。對按規(guī)定已付款的商品來說,1比特射頻標簽在付款處被除掉或者去活化。
3.可編程
能否給射頻標簽寫入數(shù)據(jù)是區(qū)分射頻識別系統(tǒng)的另外一個因素。對簡單的射頻識別系統(tǒng)來說,射頻標簽的數(shù)據(jù)大多是簡單的(序列)號碼,可在加工芯片時集成進去,以后不能再變。與此相反,可寫入的射頻標簽通過讀寫器或?qū)S玫木幊淘O(shè)備寫入數(shù)據(jù)。
射頻標簽的數(shù)據(jù)寫入一般分為無線寫入與有線寫入兩種形式。目前鐵路應(yīng)用的機車、貨車射頻標簽均采用有線寫入的工作方式。
4.數(shù)據(jù)載體
為了存貯數(shù)據(jù),主要使用三種方法:EEPROM、FRAM、SRAM。對一般的射頻識別系統(tǒng)來說,使用電可擦可編程只讀存貯器(EEPROM)是主要方法。然而,使用這種方法的缺點是:寫入過程中的功率消耗很大,使用壽命一般為寫入100,000次。最近,也有個別廠家使用所謂的鐵電隨機存取存貯器(FRAM)。與電可擦可編程只讀存貯器相比,鐵電隨機存取存貯器的寫入功率消耗減少100倍,寫入時間甚至減少1000倍。然而,鐵電隨機存取存貯器由于生產(chǎn)中的問題至今未獲得廣泛應(yīng)用。FRAM屬于非易失類存貯器。
對微波系統(tǒng)來說,還使用靜態(tài)隨機存取存貯器(SRAM),存貯器能很快寫入數(shù)據(jù)。為了永久保存數(shù)據(jù),需要用輔助電池作不中斷的供電。
5.狀態(tài)模式
對可編程射頻標簽來說,必須由數(shù)據(jù)載體的"內(nèi)部邏輯"控制對標簽存貯器的寫/讀操作以及對寫/讀授權(quán)的請求。在最簡單的情況下,可由一臺狀態(tài)機來完成。使用狀態(tài)機,可以完成很復(fù)雜的過程。然而,狀態(tài)機的缺點是:對修改編程的功能缺乏靈活性,這意味著要設(shè)計新的芯片,由于這些變化需要修改硅芯片上的電路,設(shè)計更改實現(xiàn)所要的花費很大。
微處理器的使用明顯地改善了這種情況。在芯片生產(chǎn)時,將用于管理應(yīng)用數(shù)據(jù)的操作系統(tǒng),通過掩膜方式集成到微處理器中,這種修改花費不多。此外,軟件還能調(diào)整以適合各種專門應(yīng)用。
此外,還有利用各種物理效應(yīng)存貯數(shù)據(jù)的射頻標簽,其中包括只讀的表面波(SAW)射頻標簽和通常能去活化(寫入"0")以及極少的可以重新活化(寫入"1")的1比特射頻標簽。
6.能量供應(yīng)
射頻識別系統(tǒng)的一個重要的特征是射頻標簽的供電。無源的射頻標簽自已沒有電源。因此,無源的射頻標簽工作用的所有能量必須從閱讀器發(fā)出的電磁場中取得。與此相反,有源的射頻標簽包含一個電池,為微型芯片的工作提供全部或部分("輔助電池")能量。
7.頻率范圍
射頻識別系統(tǒng)的另一個重要特征是系統(tǒng)的工作頻率和閱讀距離??梢哉f工作頻率與閱讀距離是密切相關(guān)的,這是由電磁波的傳播特性所決定的。通常把射頻識別系統(tǒng)的工作頻率定義為閱讀器讀射頻標簽時發(fā)送射頻信號所使用的頻率。在大多數(shù)情況下,把它叫做閱讀器發(fā)送頻率(負載調(diào)制、反向散射)。不管在何種情況下,射頻標簽的"發(fā)射功率"要比閱讀器發(fā)射功率低很多。
射頻識別系統(tǒng)閱讀器發(fā)送的頻率基本上劃歸三個范圍:(1)低頻(30kHz ~ 300kHz);(2)中高頻(3MHz ~ 30MHz);(3)超高頻(300MHz ~ 3GHz)或微波(>3GHz)。根據(jù)作用距離,射頻識別系統(tǒng)的附加分類是:密耦合(0 ~ 1cm)、遙耦合(0 ~ 1m)和遠距離系統(tǒng)(>1m)。
8.射頻標簽→讀寫器數(shù)據(jù)傳輸
射頻標簽回送到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸方式多種多樣,可歸結(jié)為三類:(1)利用負載調(diào)制的反射或反向散射方式(反射波的頻率與閱讀器的發(fā)送頻率一致);(2)利用閱讀器發(fā)送頻率的次諧波傳送標簽信息(標簽反射波與閱讀器的發(fā)送頻率不同,為其高次諧波(n倍)或分諧波(1/n倍));
(3)其他形式。