射频识别系统系列讲座[第3讲]——RFID系统的性能指标

   可读写RFID系统的性能有以下几个指标：
　　1.载码体存储容量
　　2.数据传输速率
　　3.读写距离
　　4.多个标签识别能力
　　5.温度指标
　　6.标签与天线间的射频载波频率
　　7.RFID系统的连通性　
　　
　　◆载码体存储容量
　　基于存储器的系统有一个基本的规律，那就是存储容量总是不够用。毋庸置疑，扩大系统存储容量自然会扩大应用领域，也就因此需要有更多的存储容量。只读载码体的存储容量为20比特。有源读/写载码体的存储容量从64字节到32KB不等，也就是说在可读写载码体中可以存储数页文本。这足以装入载货清单和测试数据，并允许系统扩展。无源读写载码体的存储空间从48字节到736字节不等，它有许多有源读写系统所不具有的特性。
　　
　　◆数据传输速率
　　对于大多数数据采集系统来说，速度是非常重要的因素。由于当今不断缩短产品生产周期，
　　要求读取和更新RFID载码体的时间越来越短。微波系统可以高速工作，但微波技术本身带来的麻烦使其在速度上的提高得不偿失（参见下文）。
　　只读速率
　　RFID只读系统的数据传输速率取决于代码的长度、载码体数据发送速率、读写距离、载码体与天线间载波频率，以及数据传输的调制技术等因素。传输速率随实际应用中产品种类的不同而不同。例如，EMS只读系列传输速率为20比特／帧，8750比特/秒。
　　无源读写速率
　　无源读写RFID系统的数据传输速率决定因素与只读系统一样，不过除了要考虑从载码体上读数据外，还要考虑往载码体上写数据。传输速率随实际应用中产品种类的不同而有所变化。例如，EMS HMS系统的数据传输速率是1000字节／秒。
　　有源读写速率
　　有源读写RFID系统的数据传输速率决定因素与无源系统一样，不同的是无源系统需要激活载码体上的电容充电来通信。很重要的一点是，一个典型的低频读写系统的工作速率仅为100字节／秒或200字节／秒。这样，由于在一个站点上可能会有数百字节数据需要传送，数据的传输时间就会要数秒钟，这可能会比整个机械操作的时间还要长。EMS公司已用其独有的高速低频读写RFID产品系列解决了这个问题。通过采用数项独到且专有的技术，我们的工程师设计出一种低频系统，其速率高于大多数微波系统。HS系列的数据传输速率在每秒3000字节以上。在一个站点上传送600字节数据，过去需要6秒，使用HS系列产品则只需200毫秒。
　　

　　◆读写距离
　　现有读写系统的读写范围从小于1英寸到超过29英寸不等，使用频率13.56Mhz的读写系统读写范围更可达到8英尺。
　　通常在RFID的应用中，选择恰当的天线，即可适应长距离读写的需要。例如，FastTrack传送带式天线就是设计安装在滚轴之间的传送带上，甚至可取代滚轴，RFID载码体则安装在托盘或产品的底部，以确保载码体直接从天线上通过。在本例中，对读写范围的要求大大降低了，因为载码体放在托盘的底部，传送时轻松地就在天线的范围内，每次都达到100%的正确读写率。
　　

　　◆多对象读写特性
　　通过恰当的配置载码体和天线，我们就可以用FastTrackTM系列产品进行多载码体读写。FastTrackTM通道式天线的设计特别适用于同时读取多个载码体。在邮政系统应用中，FastTrackTM标签被置于信封里面，然后放于经标记的邮件袋里。当邮件袋穿过通道式天线时，就可以同时向所有的载码体读取或写入数据。
　　
　　◆工作温度
　　EMS被认为是高温RFID应用领域的先驱级专家，在全世界有大量的高温应用实例。EMS经现场验证的高温应用历史始于无源式只读ES系列。ES系列标识头设计耐高温可达205℃，可以非常理想地应用在烤漆炉和高温化学环境。第二代耐高温无源式读写系列产品，被称为HMS100系列标识头，甚至可以耐受240℃的高温和零下40℃的低温。
　　第三代的耐高温载码体为所有高温应用提供了另外一个优点，可一次性使用。
　　FastTrackTM的LPR250HT-FLX载码体采用了正在申请专利的制造工艺，使得这些载码体成为任何高温应用的最好的解决方案。RFID FLX 载码体背面涂有粘合剂，可以粘贴在产品上（例如汽车）。载码体将随产品走过整个生产周期，甚至可以用于零售一级的售后信息查询。
　　
　　◆载码体—天线间的射频载波频率
　　当选择RFID系统时，一个很重要的考虑因素是用于载码体与天线间传输数据的载波频率波段。美国联邦通信委员会（FCC）限定的工作频段是低（50-500Khz）、中（13.56Mhz）或微波（0.9-2.5Ghz）。微波系统有潜在的长射程的优势，但它有一个被称为“驻波无效”（Standing Wave Nulls）的缺点。驻波无效就是在磁场的一定区域内（盲区）载码体不能被读取。盲区的出现是因为微波辐射的波长短（12到30cm）。当天线与金属件的距离恰好等于波长的整数倍时，信号传播就会发生驻波图现象，也就是说，在某些点上信号强度不足以读取载码体。同样是这种现象导致了在微波炉里烹饪的食品的“冷点”。微波炉业界的解决方案是把食物放在大转盘上，通过转动来均衡食物的受热。类似的，基于微波的RFID系统也曾尝试用“摆频振荡器”机械地操作天线的方法来解决盲区现象，但是这个方法最终被证实没有可操作性。
　　盲区是不可预知的，因为驻波无效现象会由于场内金属结构的不同而不同。实际上，这意味着微波系统中的载码体当静止不动时不能可靠地工作，因为它可能位于盲区。低频系统不存在这些问题。而且，这些系统不会受到磁场内湿度的影响。对不同工作环境的良好的适应性使得中低频系统成为大多数应用的最好的解决方案。
　　
　　◆RFID系统的连通性
　　作为自动化系统的发展分支，RFID必须能够集成现存的和发展中的自动化技术。重要的是，EMS的RFID系统可以直接与个人计算机PC、可编程逻辑控制器PLC或工业网络接口模块（现场总线）相连，从而降低了安装成本。连通性使EMS能够提供灵活的，易于集成到广泛的工业应用中去的RFID系统。