射頻識別系統系列講座[第3講]——RFID系統的性能指標

文章出處：http://hz-huyue.com 作者：北京科瑞利華   人氣： 發表時間：2011年10月27日

   可讀寫RFID系統的性能有以下幾個指標：
　　1.載碼體存儲容量
　　2.數據傳輸速率
　　3.讀寫距離
　　4.多個標簽識別能力
　　5.溫度指標
　　6.標簽與天線間的射頻載波頻率
　　7.RFID系統的連通性　
　　
　　◆載碼體存儲容量
　　基于存儲器的系統有一個基本的規律，那就是存儲容量總是不夠用。毋庸置疑，擴大系統存儲容量自然會擴大應用領域，也就因此需要有更多的存儲容量。只讀載碼體的存儲容量為20比特。有源讀/寫載碼體的存儲容量從64字節到32KB不等，也就是說在可讀寫載碼體中可以存儲數頁文本。這足以裝入載貨清單和測試數據，并允許系統擴展。無源讀寫載碼體的存儲空間從48字節到736字節不等，它有許多有源讀寫系統所不具有的特性。
　　
　　◆數據傳輸速率
　　對于大多數數據采集系統來說，速度是非常重要的因素。由于當今不斷縮短產品生產周期，
　　要求讀取和更新RFID載碼體的時間越來越短。微波系統可以高速工作，但微波技術本身帶來的麻煩使其在速度上的提高得不償失（參見下文）。
　　只讀速率
　　RFID只讀系統的數據傳輸速率取決于代碼的長度、載碼體數據發送速率、讀寫距離、載碼體與天線間載波頻率，以及數據傳輸的調制技術等因素。傳輸速率隨實際應用中產品種類的不同而不同。例如，EMS只讀系列傳輸速率為20比特／幀，8750比特/秒。
　　無源讀寫速率
　　無源讀寫RFID系統的數據傳輸速率決定因素與只讀系統一樣，不過除了要考慮從載碼體上讀數據外，還要考慮往載碼體上寫數據。傳輸速率隨實際應用中產品種類的不同而有所變化。例如，EMS HMS系統的數據傳輸速率是1000字節／秒。
　　有源讀寫速率
　　有源讀寫RFID系統的數據傳輸速率決定因素與無源系統一樣，不同的是無源系統需要激活載碼體上的電容充電來通信。很重要的一點是，一個典型的低頻讀寫系統的工作速率僅為100字節／秒或200字節／秒。這樣，由于在一個站點上可能會有數百字節數據需要傳送，數據的傳輸時間就會要數秒鐘，這可能會比整個機械操作的時間還要長。EMS公司已用其獨有的高速低頻讀寫RFID產品系列解決了這個問題。通過采用數項獨到且專有的技術，我們的工程師設計出一種低頻系統，其速率高于大多數微波系統。HS系列的數據傳輸速率在每秒3000字節以上。在一個站點上傳送600字節數據，過去需要6秒，使用HS系列產品則只需200毫秒。
　　

　　◆讀寫距離
　　現有讀寫系統的讀寫范圍從小于1英寸到超過29英寸不等，使用頻率13.56Mhz的讀寫系統讀寫范圍更可達到8英尺。
　　通常在RFID的應用中，選擇恰當的天線，即可適應長距離讀寫的需要。例如，FastTrack傳送帶式天線就是設計安裝在滾軸之間的傳送帶上，甚至可取代滾軸，RFID載碼體則安裝在托盤或產品的底部，以確保載碼體直接從天線上通過。在本例中，對讀寫范圍的要求大大降低了，因為載碼體放在托盤的底部，傳送時輕松地就在天線的范圍內，每次都達到100%的正確讀寫率。
　　

　　◆多對象讀寫特性
　　通過恰當的配置載碼體和天線，我們就可以用FastTrackTM系列產品進行多載碼體讀寫。FastTrackTM通道式天線的設計特別適用于同時讀取多個載碼體。在郵政系統應用中，FastTrackTM標簽被置于信封里面，然后放于經標記的郵件袋里。當郵件袋穿過通道式天線時，就可以同時向所有的載碼體讀取或寫入數據。
　　
　　◆工作溫度
　　EMS被認為是高溫RFID應用領域的先驅級專家，在全世界有大量的高溫應用實例。EMS經現場驗證的高溫應用歷史始于無源式只讀ES系列。ES系列標識頭設計耐高溫可達205℃，可以非常理想地應用在烤漆爐和高溫化學環境。第二代耐高溫無源式讀寫系列產品，被稱為HMS100系列標識頭，甚至可以耐受240℃的高溫和零下40℃的低溫。
　　第三代的耐高溫載碼體為所有高溫應用提供了另外一個優點，可一次性使用。
　　FastTrackTM的LPR250HT-FLX載碼體采用了正在申請專利的制造工藝，使得這些載碼體成為任何高溫應用的最好的解決方案。RFID FLX 載碼體背面涂有粘合劑，可以粘貼在產品上（例如汽車）。載碼體將隨產品走過整個生產周期，甚至可以用于零售一級的售后信息查詢。
　　
　　◆載碼體—天線間的射頻載波頻率
　　當選擇RFID系統時，一個很重要的考慮因素是用于載碼體與天線間傳輸數據的載波頻率波段。美國聯邦通信委員會（FCC）限定的工作頻段是低（50-500Khz）、中（13.56Mhz）或微波（0.9-2.5Ghz）。微波系統有潛在的長射程的優勢，但它有一個被稱為“駐波無效”（Standing Wave Nulls）的缺點。駐波無效就是在磁場的一定區域內（盲區）載碼體不能被讀取。盲區的出現是因為微波輻射的波長短（12到30cm）。當天線與金屬件的距離恰好等于波長的整數倍時，信號傳播就會發生駐波圖現象，也就是說，在某些點上信號強度不足以讀取載碼體。同樣是這種現象導致了在微波爐里烹飪的食品的“冷點”。微波爐業界的解決方案是把食物放在大轉盤上，通過轉動來均衡食物的受熱。類似的，基于微波的RFID系統也曾嘗試用“擺頻振蕩器”機械地操作天線的方法來解決盲區現象，但是這個方法最終被證實沒有可操作性。
　　盲區是不可預知的，因為駐波無效現象會由于場內金屬結構的不同而不同。實際上，這意味著微波系統中的載碼體當靜止不動時不能可靠地工作，因為它可能位于盲區。低頻系統不存在這些問題。而且，這些系統不會受到磁場內濕度的影響。對不同工作環境的良好的適應性使得中低頻系統成為大多數應用的最好的解決方案。
　　
　　◆RFID系統的連通性
　　作為自動化系統的發展分支，RFID必須能夠集成現存的和發展中的自動化技術。重要的是，EMS的RFID系統可以直接與個人計算機PC、可編程邏輯控制器PLC或工業網絡接口模塊（現場總線）相連，從而降低了安裝成本。連通性使EMS能夠提供靈活的，易于集成到廣泛的工業應用中去的RFID系統。