RFID电子标签都有哪些?
电子标签具有多种不同的设计、形状大小和工作频率,取决于标签所附着物体的物理属性和特定的应用场合。在射频识别系统中,电子标签应用数量很大,应用场合也多样化,组成、外形和特点也都各不相同。在进行电子标签选型时要考虑的因素有很多,下面主要从工作方式、可读写性、工作频率、和封装形式等不同角度介绍不同的电子标签。
工作方式类别
根据电子标签的工作方式不同,RFID标签分为主动式、被动式和半主动式。一般来讲,无源系统为被动式,有源系统为主动式或半主动式。
主动式的射频系统利用自身能量主动发送数据给读写器,调制方式可为调幅、调频或调相。主动式标签自身具有内部电源供应器,用以供应芯片所需电能以产生对外的信号。一般来说,主动式标签读取距离比较长,可以达到几十米甚至上百米,但是存在寿命有限、体积较大以及成本较高等缺陷。有源标签一般在集装箱的电子标签中应用比较多。
被动式电子标签内部没有供电电源。当无源电子标签进入读写器的工作区域后,受到读写器发出射频信号的激励,前提是要求电子标签与读写器在一定的距离内,读写器能提供电子标签足够的射频场强,从而保证标签进入正常工作状态。由于被动式标签具有价格低廉,体积小巧,无须电源的优点,目前市场的RFID标签主要是被动式的。
半主动式电子标签也带有电池,但只起到为标签内部数字电路供电的作用,标签并不通过自身能量主动发送数据,只有被读写器的能量激活后,才能通过反向散射调制方式传输自身数据。
可读写性类别
根据可读写性,电子标签可以分为只读电子标签、一次写入只读(Write Once Read Only)电子标签、读写电子标签、利用片上传感器实现的可读写电子标签和利用收发信机实现的可读写电子标签。
(1)只读电子标签。这是一种最简单类型的电子标签,它的内部通常只有只读存储器(Read Only Memory,ROM)来存储标识信息(ID),并且EPC是由制造商在制造过程中写入的,此后便不可更改。只读电子标签也可用作电子防盗器的标签,这些标签甚至可以没有ID号,只要它们在通过读写器的时候,能够被读写器监测到。
(2)一次写入只读(Write Once Read Only)电子标签。这种标签内部只有ROM和RAM,ROM用于存储系统程序和安全性要求高的数据,它与内部的处理器或逻辑处理单元共同完成内部的操作控制功能。只读电子标签的ROM中还存储了标签的标识信息(ID),这些信息在标签制造过程中由制造商写入,也可以由用户自己写入,但是一旦写入之后就不能修改了。
(3)读写电子标签。这是一种非常灵活的标签,用户可以对标签的存储器进行读写操作,其内部含有可编程记忆存储器,这种存储器除了有存储信息的功能外,还可以在适当的条件下由用户写入数据。例如,EEPROM就是比较常见的一种,这种存储器可以在加电的情况下,实现对原来数据的擦除和数据的重新写入。
(4)利用片上传感器实现的可读写电子标签。这种标签包含有一个片上传感器,用户可以用来记录参数(如温度、压力、加速度等),并将其写入标签存储器(通常是可编程记忆存储器,如EEPROM)。因为这种标签的工作环境并不在读写器的工作范围之内,因此必须是主动式或者半主动式。
(5)利用收发信机实现的可读写电子标签。这种标签类似于一个小的发射接收系统,可以和其他标签或器件进行数据通信,而无须读写器的参与,并可以把相关信息通过可编程的方式写入到自身的可编程存储器中,它们通常是主动式的。
电子标签的存储器除了可读写性,其容量大小也是一个重要参数。电子标签的数据存储容量一般限定在2 KB以内。从技术及应用的角度来说,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1 KB、128 bit、64 bit等。标签信息容量的大小,决定着标签是否可以一段时间内离开后台数据库独立工作。当标签容量很小时,电子标签需要通过读写器与后台数据库联系起来。例如,电子标签的内存有200 bit,就能够容纳物品的编码了,当需要物品更详尽的信息,就应通过后台数据库来提供。在实际使用中,现场有时无法与数据库联机,这时必须加大电子标签的内存量。例如,加大到几千比特,使得电子标签可以在一定时间内独立使用。一般来说,内存越大独立工作时间越长。
工作频率类别
电子标签的工作频率是指电子标签工作时采用的频率,基本上可划分为低频(30~300 kHz)、高频(3~30 MHz)、超高频(300 MHz~1 GHz)、微波(2.45 GHz以上)。电子标签的工作频率决定了射频识别系统的工作方式、识别距离等。下面从低频、高频和超高频、微波频段分析电子标签的工作原理和特征。
无线射频识别系统的工作频率对系统的工作性能有很大的影响,从识别距离、穿透性能来看,不同射频频率的表现就存在着很大的差异,特别体现在低频和高频的特性上,具有很大的对比性。具体来说,低频具有很强的穿透特性,可以穿透水、有机组织和木材等材料,但是其传播速度慢、距离短;高频或超高频具有较远的传播距离,但是很容易被很多导体材料所吸收,穿透性不好。
基于上述原因,如何利用各自的优点来设计识别距离远又具有较好的穿透性的产品是一个应用折中的问题。目前普遍采用的技术是双频技术,使用双频技术的电子标签既具有很强的穿透性能,又能传输很远的距离,能够广泛应用在动物识别、有导体材料干扰以及潮湿的环境中。
在双频系统中,发送数据和接收数据采用不同的工作频率。双频标签接收到来自读写器的激活信号后,发出唯一的加密识别无线信号,读写器不断地产生低频编码电磁信号,经过高频调制后由天线发送出去,用来激活进入有效范围的双频标签;同时读写器将接收天线接收的来自双频标签的高频载波信号放大,再解调出有效的数字信号,并将信号传给下一级系统。
采用双频技术的射频识别系统具有低频和高频系统的优点,同时具有较强的穿透能力、较远的识别距离及高速的识别能力。无源双频标签可以制造得很小,被广泛应用于人员管理、运动计时、动物识别、矿井、有干扰的环境(如金属物识别)等场合。