Cómo elegir la frecuencia adecuada para diseñar un sistema RFIDPor ello, RFID es reconocida como una de las 10 tecnologías más prometedoras de este siglo. 1. Introducción Los sistemas RFID han existido y desarrollado durante décadas Según el estado del suministro de energía, se pueden dividir en dos categorías: "activos" y "pasivos" en términos de frecuencia de operación, se pueden dividir en baja frecuencia ( 125KHz~135KHz) y alta frecuencia (13,56MHz), frecuencia ultra alta, microondas (2,45GHz, 5,8GHz), etc. Los precios del hardware de los diferentes sistemas RFID varían mucho, las características de los propios sistemas también son diferentes y la madurez de los sistemas también es diferente. Incluso las personas en la industria no pueden dar fácilmente respuestas claras a muchas preguntas, por lo que los usuarios a menudo se sienten perdidos al elegir la tecnología RFID. Basado en mi propia experiencia en desarrollo y aplicaciones, y con referencia a materiales de aplicación y datos técnicos relevantes, el autor intenta brindar a los lectores una comprensión más completa y objetiva a través de este artículo, con la esperanza de brindar ayuda a los usuarios para elegir una identificación de radiofrecuencia adecuada. sistema. 2 Introducción a las características técnicas de RFID en diferentes bandas de frecuencia 2.1 Baja frecuencia: La banda de frecuencia utilizada es de 10 kHz a 1 mHz, y las especificaciones principales comunes son 125 KHz y 135 KHz. Generalmente, las etiquetas electrónicas en esta banda de frecuencia son pasivas y utilizan acoplamiento inductivo para el suministro de energía y la transmisión de datos. El mayor beneficio de la baja frecuencia es que la etiqueta se ve menos afectada cuando está cerca de objetos metálicos o líquidos. Al mismo tiempo, el sistema de baja frecuencia está muy maduro y los equipos de lectura y escritura son baratos. Pero la desventaja es que la distancia de lectura es corta, no se pueden leer varias etiquetas al mismo tiempo (anticolisión) y la cantidad de información es baja. La capacidad de almacenamiento general es de 128 bits a 512 bits. Se utiliza principalmente en sistemas de control de acceso, chips de animales, alarmas antirrobo de automóviles y juguetes. Aunque el sistema de baja frecuencia está maduro y el equipo de lectura y escritura es barato, debido a su baja frecuencia de resonancia, la etiqueta necesita fabricar un inductor de bobinado con una gran inductancia y, a menudo, necesita empaquetar un condensador resonante fuera del chip, por lo que El costo de la etiqueta es más alto que el de otras bandas de frecuencia. 2.2 Alta frecuencia: La banda de frecuencia utilizada es de 1 MHz a 400 MHz, y la especificación principal común es la banda de frecuencia ISM de 13,156 MHz. Las etiquetas en esta banda de frecuencia siguen siendo pasivas y el suministro de energía y la transmisión de datos también se realizan mediante acoplamiento inductivo. La mayor aplicación de esta banda es la conocida tarjeta inteligente sin contacto. En comparación con la baja frecuencia, su velocidad de transmisión es más rápida, generalmente superior a 100 kbps, y puede usarse para la identificación de múltiples etiquetas (los estándares internacionales tienen mecanismos anticolisión maduros). El sistema en esta banda de frecuencia se beneficia de la aplicación y popularización de las tarjetas inteligentes sin contacto. El sistema es relativamente maduro y el equipo de lectura y escritura es barato. Tiene los productos más abundantes, con capacidades de almacenamiento que van desde 128 bits hasta más de 8K bytes, y puede admitir funciones de alta seguridad, desde el bloqueo de escritura más simple hasta el cifrado de secuencias, e incluso integra un coprocesador de cifrado. Generalmente se utiliza para reconocimiento de identidad, gestión de bibliotecas, gestión de productos, etc. Actualmente, esta banda de frecuencia es la única opción para aplicaciones RFID con altos requisitos de seguridad. 2.3 Frecuencia ultraalta: La banda de frecuencia utilizada es 400 MHz ~ 1 GHz, y las especificaciones principales comunes son 433 MHz y 868 ~ 950 MHz. Esta banda de frecuencia transmite energía e información a través de ondas electromagnéticas. Las aplicaciones activas y pasivas son muy comunes en esta banda. La distancia de lectura de las etiquetas pasivas es de aproximadamente 3 ~ 10 m y la velocidad de transmisión es rápida, generalmente hasta aproximadamente 100 kbps. Además, debido a que la antena puede fabricarse mediante grabado o impresión, el coste es relativamente bajo. Debido a la larga distancia de lectura y la rápida velocidad de transmisión de información, se puede leer e identificar una gran cantidad de etiquetas al mismo tiempo, lo que es especialmente adecuado para la logística y la gestión de la cadena de suministro. Sin embargo, las desventajas de esta banda de frecuencia son que la aplicación en artículos metálicos y líquidos no es ideal, el sistema no está maduro, el precio de los equipos de lectura y escritura es muy caro y el coste de aplicación y mantenimiento también es alto. Además, las características de seguridad de esta banda de frecuencia son medias y no son adecuadas para aplicaciones con altos requisitos de seguridad. 2.4 Microondas: La banda de frecuencia utilizada es superior a 1GHz. Las especificaciones comunes son 2,45GHz y 5,8GHz. Las características y aplicaciones de la banda de microondas son similares a la banda UHF. La distancia de lectura es de aproximadamente 2 metros, pero es muy sensible a la frecuencia. ambiente. Debido a que su frecuencia es mayor que la de UHF, el tamaño de la etiqueta se puede hacer más pequeño que el de UHF. Sin embargo, la atenuación de las señales en esta banda de frecuencia por el agua es mayor que la de UHF, y la distancia de trabajo también es menor que la de UHF. . Generalmente se utiliza para seguimiento de equipaje, gestión de carga, gestión de cadena de suministro, etc. 2.5 Elija la banda de frecuencia adecuada Basándonos en la aplicación de la parte anterior, hemos introducido brevemente las características de la tecnología RFID en cada banda de frecuencia. En esta sección, nos centraremos en cómo elegir la tecnología RFID adecuada. En primer lugar, el costo del sistema RFID incluye el costo del hardware, el costo del software y el costo de integración. Los costos de hardware incluyen no sólo el costo del lector y las etiquetas, sino también los costos de instalación.
Muchas veces, el software y las integraciones de gestión de datos y aplicaciones son el costo principal de toda la aplicación. Si considera el costo, debe hacerlo en función del costo general del sistema, no solo del precio del hardware, como las etiquetas. Esta parte del problema no se discutirá ni analizará más aquí, pero los lectores deben comprenderla y comprenderla. A continuación analizamos principalmente cómo elegir la banda de frecuencia adecuada desde una perspectiva técnica. En segundo lugar, sabemos que incluso en la misma banda de frecuencia, la distancia de comunicación de los sistemas RFID es muy diferente. Porque la distancia de comunicación suele depender del diseño de la antena, la potencia de salida del lector, el consumo de energía del chip de etiqueta, la sensibilidad de recepción del lector, etc. No se puede simplemente suponer que la distancia de trabajo de un sistema RFID en una determinada banda de frecuencia sea mayor que la de un sistema RFID en otra banda de frecuencia. En tercer lugar, aunque el sistema RFID ideal tiene una larga distancia de trabajo, una alta velocidad de transmisión y un bajo consumo de energía. Sin embargo, este sistema de RF ideal no existe en la realidad y sólo se pueden lograr altas velocidades de transmisión de datos en distancias relativamente cortas. Por el contrario, si desea aumentar la distancia de comunicación, deberá reducir la velocidad de transmisión de datos. Por lo tanto, si desea elegir tecnología RFID con larga distancia de comunicación, debe sacrificar la velocidad de comunicación. El proceso de selección de una banda de frecuencia es a menudo un proceso de compensación. En cuarto lugar, además de la distancia de comunicación, cuando elegimos un sistema de radiofrecuencia, normalmente también consideramos factores como la capacidad de almacenamiento y las características de seguridad. En función de estos requisitos de aplicación, se pueden determinar soluciones y bandas de frecuencia RFID adecuadas. A juzgar por las soluciones existentes, los sistemas RFID UHF y de microondas tienen el mayor alcance (de 3 a 10 metros) y velocidades de comunicación rápidas. Sin embargo, para reducir el consumo de energía y la complejidad del chip de etiqueta, no se implementan mecanismos de seguridad complejos y estos mecanismos de seguridad se limitan a mecanismos de seguridad simples, como bloqueos de escritura y protección con contraseña. Además, la energía de las ondas electromagnéticas en esta banda de frecuencia se ve muy atenuada en el agua, lo que la hace inadecuada para rastrear animales (más del 50% del cuerpo es agua) y medicamentos que contienen líquidos. Los sistemas de baja y alta frecuencia tienen distancias de lectura y escritura más pequeñas, normalmente menos de un metro. Las tarjetas inteligentes sin contacto maduras utilizan bandas de alta frecuencia y pueden admitir grandes capacidades de almacenamiento y complejos algoritmos de seguridad. Como se mencionó anteriormente, debido a la velocidad de comunicación y los requisitos de seguridad, la distancia de funcionamiento de las tarjetas inteligentes sin contacto es generalmente de unos 10 cm. La especificación ISO15693 de alta frecuencia aumenta la distancia de comunicación al reducir la velocidad de comunicación. A través de grandes antenas y lectores de alta potencia, la distancia de trabajo puede alcanzar más de 1 metro.