電子標(biāo)簽作為RFID的系統(tǒng)部件,是系統(tǒng)的核心,經(jīng)常被稱為射頻卡,其使用量大、場景多,價格相對來說也較低,當(dāng)然也受場景、使用頻率等參數(shù)影響。
1、電子標(biāo)簽的內(nèi)部組成
一般電子標(biāo)簽由芯片和天線組成,電子標(biāo)簽的芯片很小,厚度一般不超過0.35mm,但其天線的尺寸一般要比芯片的尺寸大很多,當(dāng)然,這與其工作頻率有關(guān)。其中芯片內(nèi)部包括由調(diào)制器、解調(diào)器、電壓調(diào)節(jié)器等組成的射頻前端/模擬前端和由CPU/邏輯控制單元、存儲器組成的數(shù)字電路等構(gòu)成,調(diào)制解調(diào)器負(fù)責(zé)對接收/發(fā)送的信號進(jìn)行解調(diào)/調(diào)制;電壓調(diào)節(jié)器主要負(fù)責(zé)將從閱讀器接收的射頻信號轉(zhuǎn)化為芯片所需的電源能量;CPU/邏輯控制單元負(fù)責(zé)對數(shù)字信號進(jìn)行解碼/編碼等;存儲器則用于標(biāo)簽存儲被識別物體的相關(guān)信息,常用的存儲器有ROM、EEPROM、RAM等。而天線負(fù)責(zé)電磁信號的接收或者發(fā)射,標(biāo)簽常用的天線有偶極子型、線圈型、微帶貼片型等形式。
2、標(biāo)簽的形狀
在實際應(yīng)用中,電子標(biāo)簽的外形多種多樣,這與其天線形式、是否有電池、應(yīng)用場景等多種因素有關(guān),常見的標(biāo)簽形狀主要有卡片形、條形、盤形、鑰匙扣形、手表形、玻璃形等等。大家常見的電子標(biāo)簽有卡片形電子標(biāo)簽、標(biāo)簽類電子標(biāo)簽、植入式電子標(biāo)簽等。其中最常見的卡片式電子標(biāo)簽主要有第二代身份證、城市一卡通(例如公交卡、地鐵卡、智能表具繳費卡等等)、門禁卡、銀行卡、學(xué)校一卡通等等。標(biāo)簽類電子標(biāo)簽也屬于比較常見的一類電子標(biāo)簽,它特主要用于物品管理,例如倉儲物品電子標(biāo)簽、航空行李電子標(biāo)簽、圖書館用圖書電子標(biāo)簽等等,它主要用于物體識別和電子計費等,特點是攜帶方便,可以直接貼在物體上、放在包裝內(nèi)等等。而植入式是電子標(biāo)簽由于其體積較小,且應(yīng)用場景比較特殊,例如用于將其植入到動物的皮膚下,作為動物的跟蹤,所以對普通人來說見到的機(jī)會少一些,但應(yīng)用場景可不少。
3、電子標(biāo)簽的分類及特點
電子標(biāo)簽的分類方式很多,這里主要根據(jù)工作中關(guān)注比較多的頻率作為分類的依據(jù),分為低頻電子標(biāo)簽、高頻電子標(biāo)簽、微波電子標(biāo)簽。
1)低頻電子標(biāo)簽:一般為無源電子標(biāo)簽,主要應(yīng)用在動物的追蹤和識別、門禁管理、汽車流通管理、定位系統(tǒng)和其他封閉式追蹤系統(tǒng)中,頻率較低,使用隨意,頻率不受無委會的管理,穿透能力強、抗干擾能力強,使用壽命最高可達(dá)10年以上。但其存儲數(shù)據(jù)量小,傳送距離較近,一般不超過1m,傳輸速率慢,其價格受天線的線圈影響較大。這種電子標(biāo)簽一般被用在門禁管理、一卡通、定位系統(tǒng)、倉儲管理、動物的追蹤與識別等場景。
2)高頻電子標(biāo)簽:其工作原理與低頻電子標(biāo)簽相同,工作所需的能量也是來自閱讀器的電感耦合。相比之下,高頻電子標(biāo)簽的存儲容量更大,傳輸速率更高,天線可以通過電路板來實現(xiàn),不需要通過線圈實現(xiàn),實現(xiàn)起來更簡單。由于工作頻率增高,其穿透各類材料時,會影響傳輸距離,讀取距離一般不超過1.5米,尤其很難穿透金屬材料。再就是所使用的頻率屬于無委會管理的范圍,使用時符合相關(guān)規(guī)定。一般被使用到公交卡、地鐵卡等電子車票、身份證、電子門票和物流管理。
3)微波電子標(biāo)簽:其工作方式采用電磁反向散射方式,標(biāo)簽可以是有源的也可以是無源的。該種標(biāo)簽的讀寫距離一般較遠(yuǎn),超過1m,常用距離4-10m,甚至可以達(dá)到10m以上;數(shù)據(jù)的傳輸速率較高,而且在讀取高速運動物體的同時,還能讀取多個標(biāo)簽。缺點是穿透能力差,水、木、有機(jī)物、灰塵、霧等各種介質(zhì)都會對其傳播帶來影響,影響讀取距離,更不能穿透金屬,需要與金屬分開。一般被用到ETC、車輛物流管理等。
4、電子標(biāo)簽的技術(shù)參數(shù)
1)存儲容量:是指標(biāo)簽可寫入數(shù)據(jù)的內(nèi)存量,根據(jù)標(biāo)簽信息容量大小,標(biāo)簽分為前臺式標(biāo)簽和后臺式標(biāo)簽,所謂后臺式標(biāo)簽主要是指標(biāo)簽內(nèi)僅存儲物體的標(biāo)識編碼,詳細(xì)的信息數(shù)據(jù)存儲在計算機(jī)平臺上,因此這種方式的標(biāo)簽容量較小,需要通過網(wǎng)絡(luò)與平臺聯(lián)系,獲取更多的信息數(shù)據(jù);而前臺式標(biāo)簽的內(nèi)存容量交大,很多的物體信息都存儲在標(biāo)簽內(nèi),不需要到平臺上查詢,這種標(biāo)簽往往會被用在標(biāo)簽現(xiàn)場不方便與平臺聯(lián)系的場景或者對時延要求高的系統(tǒng)。
2)尺寸:這里的尺寸主要指標(biāo)簽的封裝尺寸,分為分米級標(biāo)簽、毫米級標(biāo)簽,尺寸的大小與標(biāo)簽的天線尺寸、供電電源等有關(guān),不同的場景不同的需求,小尺寸的標(biāo)簽適用的范圍越廣,但是尺寸小了會影響標(biāo)簽的天線尺寸,進(jìn)而影響其性能效果,例如識讀率。
3)讀寫速度:包括讀出速度和寫入速度,其中讀出速度主要指閱讀器識讀電子標(biāo)簽的的速度,寫入速度指將信息寫入電子標(biāo)簽的的速度,一般要求的讀寫速度為毫秒級。
4)讀寫距離:主要指電子標(biāo)簽與閱讀器之間通信所需的距離,當(dāng)然讀和寫的距離對大多數(shù)系統(tǒng)來說一般不同,寫的距離一般是是讀的距離的40%~80%,這種距離從毫米級到10米以上不等。
5)工作頻率:這是電子標(biāo)簽非常重要的參數(shù),指電子標(biāo)簽工作的頻率,分為低頻、高頻和微波頻率,頻率的高低會影響系統(tǒng)的性能和其他參數(shù)。
6)銷售價格:其與系統(tǒng)要求的性能參數(shù)和使用量有關(guān),肯定是性能要求高的,價格越高,使用量越大,價格越低。
7)可靠性:其受工作環(huán)境、運動速度、質(zhì)量、大小、材料、單位面積內(nèi)的數(shù)量以及與閱讀器的距離等多種因素影響。
8)靈敏度:激活電子標(biāo)簽的能量,也就是激活電子標(biāo)簽芯片所需的能量大小。
9)傳輸速率:主要指閱讀器與電子標(biāo)簽之間傳送信息的速率,包括閱讀器閱讀電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)信息的傳輸速率和將閱讀器的信息數(shù)據(jù)寫入電子標(biāo)簽的傳輸速率。
5、電子標(biāo)簽的發(fā)展趨勢
隨著技術(shù)、材料、工藝、設(shè)計等的發(fā)展、研究的深入和應(yīng)用數(shù)量及場景的增加,電子標(biāo)簽的的性能越來越強,價格越來越低,滿足物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)多源化的需求,助力物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)萬物智聯(lián)的實現(xiàn)。具體的發(fā)展趨勢如下:
1)成本更低:大家知道用量越大,邊際成本越低,價格越低,再加上材料和工藝的改進(jìn),價格低是其必然趨勢,據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測,電子標(biāo)簽使用量超過10億時,其價格有望低于5美分;
2)體積更小:其體積越小越便于使用,現(xiàn)在已經(jīng)有部分芯片厚度不超過0.1毫米;
3)距離更遠(yuǎn):主要指無源RFID工作距離更遠(yuǎn),其受能量供給影響,作用距離受限,但隨著低功耗設(shè)計技術(shù)的發(fā)展,功耗可以降到5微瓦以下,那么工作距離就可以達(dá)到幾十米甚至更遠(yuǎn);
4)識別更高速:可以識別更高速度移動的物體所帶的電子標(biāo)簽。
5)多標(biāo)簽識別能力更強:主要指物體集中區(qū)域更多標(biāo)簽?zāi)軌虮患凶R別,實現(xiàn)標(biāo)簽的讀寫。
6)讀寫性能更強:即無源可讀寫性能更完善,可以使誤碼率、抗干擾等性能滿足多次改寫電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)場合的需要。
7)更加智能:這是為了滿足安全性能較高要求領(lǐng)域的需求,確保電子標(biāo)簽在“敵人”出現(xiàn)的時候更好隱藏自己。
8)安全性能更高:可通過加密實現(xiàn)數(shù)據(jù)未授權(quán)不被獲取的功能;越來越多的電子標(biāo)簽具備抗強電磁損壞功能;為了保護(hù)隱私,在電子標(biāo)簽壽終或者根據(jù)需要終止使用時,閱讀器可以發(fā)出殺死命令或電子標(biāo)簽自毀,即讓電子標(biāo)簽具有自殺工能。通過這些性能,大大提升了系統(tǒng)的安全性能。
9)融合化發(fā)展:與傳感器相連,帶有感知功能,與蜂鳴器、指示燈融合,實現(xiàn)大量物體集中式,快速物體被發(fā)現(xiàn)功能,總之,融合化是為了滿足不同場景的需求。
10)使用更靈活:可以將電子標(biāo)簽印制在物體產(chǎn)品的包裝上,價格更低、實現(xiàn)速度更快。