射頻識別系統(tǒng)系列講座[第3講]——RFID系統(tǒng)的性能指標(biāo)

文章出處：http://bookmouse.cn 作者：北京科瑞利華   人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年10月27日

   可讀寫RFID系統(tǒng)的性能有以下幾個(gè)指標(biāo)：
　　1.載碼體存儲(chǔ)容量
　　2.數(shù)據(jù)傳輸速率
　　3.讀寫距離
　　4.多個(gè)標(biāo)簽識別能力
　　5.溫度指標(biāo)
　　6.標(biāo)簽與天線間的射頻載波頻率
　　7.RFID系統(tǒng)的連通性　
　　
　　◆載碼體存儲(chǔ)容量
　　基于存儲(chǔ)器的系統(tǒng)有一個(gè)基本的規(guī)律，那就是存儲(chǔ)容量總是不夠用。毋庸置疑，擴(kuò)大系統(tǒng)存儲(chǔ)容量自然會(huì)擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，也就因此需要有更多的存儲(chǔ)容量。只讀載碼體的存儲(chǔ)容量為20比特。有源讀/寫載碼體的存儲(chǔ)容量從64字節(jié)到32KB不等，也就是說在可讀寫載碼體中可以存儲(chǔ)數(shù)頁文本。這足以裝入載貨清單和測試數(shù)據(jù)，并允許系統(tǒng)擴(kuò)展。無源讀寫載碼體的存儲(chǔ)空間從48字節(jié)到736字節(jié)不等，它有許多有源讀寫系統(tǒng)所不具有的特性。
　　
　　◆數(shù)據(jù)傳輸速率
　　對于大多數(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來說，速度是非常重要的因素。由于當(dāng)今不斷縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，
　　要求讀取和更新RFID載碼體的時(shí)間越來越短。微波系統(tǒng)可以高速工作，但微波技術(shù)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(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率取決于代碼的長度、載碼體數(shù)據(jù)發(fā)送速率、讀寫距離、載碼體與天線間載波頻率，以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼{(diào)制技術(shù)等因素。傳輸速率隨實(shí)際應(yīng)用中產(chǎn)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(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率決定因素與只讀系統(tǒng)一樣，不過除了要考慮從載碼體上讀數(shù)據(jù)外，還要考慮往載碼體上寫數(shù)據(jù)。傳輸速率隨實(shí)際應(yīng)用中產(chǎn)品種類的不同而有所變化。例如，EMS HMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率是1000字節(jié)／秒。
　　有源讀寫速率
　　有源讀寫RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率決定因素與無源系統(tǒng)一樣，不同的是無源系統(tǒng)需要激活載碼體上的電容充電來通信。很重要的一點(diǎn)是，一個(gè)典型的低頻讀寫系統(tǒng)的工作速率僅為100字節(jié)／秒或200字節(jié)／秒。這樣，由于在一個(gè)站點(diǎn)上可能會(huì)有數(shù)百字節(jié)數(shù)據(jù)需要傳送，數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)間就會(huì)要數(shù)秒鐘，這可能會(huì)比整個(gè)機(jī)械操作的時(shí)間還要長。EMS公司已用其獨(dú)有的高速低頻讀寫RFID產(chǎn)品系列解決了這個(gè)問題。通過采用數(shù)項(xiàng)獨(dú)到且專有的技術(shù)，我們的工程師設(shè)計(jì)出一種低頻系統(tǒng)，其速率高于大多數(shù)微波系統(tǒng)。HS系列的數(shù)據(jù)傳輸速率在每秒3000字節(jié)以上。在一個(gè)站點(diǎn)上傳送600字節(jié)數(shù)據(jù)，過去需要6秒，使用HS系列產(chǎn)品則只需200毫秒。
　　

　　◆讀寫距離
　　現(xiàn)有讀寫系統(tǒng)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(tǒng)讀寫范圍更可達(dá)到8英尺。
　　通常在RFID的應(yīng)用中，選擇恰當(dāng)?shù)奶炀€，即可適應(yīng)長距離讀寫的需要。例如，F(xiàn)astTrack傳送帶式天線就是設(shè)計(jì)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(chǎn)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?yàn)檩d碼體放在托盤的底部，傳送時(shí)輕松地就在天線的范圍內(nèi)，每次都達(dá)到100%的正確讀寫率。
　　

　　◆多對象讀寫特性
　　通過恰當(dāng)?shù)呐渲幂d碼體和天線，我們就可以用FastTrackTM系列產(chǎn)品進(jìn)行多載碼體讀寫。FastTrackTM通道式天線的設(shè)計(jì)特別適用于同時(shí)讀取多個(gè)載碼體。在郵政系統(tǒng)應(yīng)用中，F(xiàn)astTrackTM標(biāo)簽被置于信封里面，然后放于經(jīng)標(biāo)記的郵件袋里。當(dāng)郵件袋穿過通道式天線時(shí)，就可以同時(shí)向所有的載碼體讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)。
　　
　　◆工作溫度
　　EMS被認(rèn)為是高溫RFID應(yīng)用領(lǐng)域的先驅(qū)級專家，在全世界有大量的高溫應(yīng)用實(shí)例。EMS經(jīng)現(xiàn)場驗(yàn)證的高溫應(yīng)用歷史始于無源式只讀ES系列。ES系列標(biāo)識頭設(shè)計(jì)耐高溫可達(dá)205℃，可以非常理想地應(yīng)用在烤漆爐和高溫化學(xué)環(huán)境。第二代耐高溫?zé)o源式讀寫系列產(chǎn)品，被稱為HMS100系列標(biāo)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(yīng)用提供了另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，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(yīng)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(chǎn)品上（例如汽車）。載碼體將隨產(chǎn)品走過整個(gè)生產(chǎn)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(dāng)選擇RFID系統(tǒng)時(shí)，一個(gè)很重要的考慮因素是用于載碼體與天線間傳輸數(shù)據(jù)的載波頻率波段。美國聯(lián)邦通信委員會(huì)（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(tǒng)有潛在的長射程的優(yōu)勢，但它有一個(gè)被稱為“駐波無效”（Standing Wave Nulls）的缺點(diǎn)。駐波無效就是在磁場的一定區(qū)域內(nèi)（盲區(qū)）載碼體不能被讀取。盲區(qū)的出現(xiàn)是因?yàn)槲⒉ㄝ椛涞牟ㄩL短（12到30cm）。當(dāng)天線與金屬件的距離恰好等于波長的整數(shù)倍時(shí)，信號傳播就會(huì)發(fā)生駐波圖現(xiàn)象，也就是說，在某些點(diǎn)上信號強(qiáng)度不足以讀取載碼體。同樣是這種現(xiàn)象導(dǎo)致了在微波爐里烹飪的食品的“冷點(diǎn)”。微波爐業(yè)界的解決方案是把食物放在大轉(zhuǎn)盤上，通過轉(zhuǎn)動(dòng)來均衡食物的受熱。類似的，基于微波的RFID系統(tǒng)也曾嘗試用“擺頻振蕩器”機(jī)械地操作天線的方法來解決盲區(qū)現(xiàn)象，但是這個(gè)方法最終被證實(shí)沒有可操作性。
　　盲區(qū)是不可預(yù)知的，因?yàn)轳v波無效現(xiàn)象會(huì)由于場內(nèi)金屬結(jié)構(gòu)的不同而不同。實(shí)際上，這意味著微波系統(tǒng)中的載碼體當(dāng)靜止不動(dòng)時(shí)不能可靠地工作，因?yàn)樗赡芪挥诿^(qū)。低頻系統(tǒng)不存在這些問題。而且，這些系統(tǒng)不會(huì)受到磁場內(nèi)濕度的影響。對不同工作環(huán)境的良好的適應(yīng)性使得中低頻系統(tǒng)成為大多數(shù)應(yīng)用的最好的解決方案。
　　
　　◆RFID系統(tǒng)的連通性
　　作為自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展分支，RFID必須能夠集成現(xiàn)存的和發(fā)展中的自動(dòng)化技術(shù)。重要的是，EMS的RFID系統(tǒng)可以直接與個(gè)人計(jì)算機(jī)PC、可編程邏輯控制器PLC或工業(yè)網(wǎng)絡(luò)接口模塊（現(xiàn)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(yè)應(yīng)用中去的RFID系統(tǒng)。