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电子标签使用的频率

(2012-05-09 14:29:28)
标签:

杂谈

分类: 产品知识
电子标签使用的频率
3.1 射频识别(RFID)系统是短距离、微功率无线电系统
因为射频识别(RFID)系统产生并辐射电磁波,所以这些系统被理所当然地应划归为无线电设备一类。根据其发射功率的大小,RFID系统设备属于短距离、微功率无线电发射设备,按规定射频识别RFID系统应保证在工作时不会干扰附近的无线电广播和电视广播、移动业务、航空、导航等其它各类无线电业务。由于要求考虑其它的无线电业务,这在很大程度上限制了适用于射频识别(RFID)系统的工作频率的选择。因此在过去很长时间以来,通常只能使用专门为工业、科学和医疗设备(ISM)应用而划分和保留的频段,即主要使用与它们共用相同或部分的频段。也有极少量RFID系统使用专用频段,如北美、南美和日本等,使用了9-135kHz的频率,因为在这个频段里可以利用较大的电磁场强度来工作,特别适用于电感耦合的射频识别系统;但该频段资源极有限,可载信息量小。
3.2 工业、科学和医疗设备(ISM)使用的频段
国际电联(ITU)为ISM设备划分了专用频段或与其它无线电业务共用的频段,详见下表所示。我国于2001年发布实施的《中华人民共和国无线电频率划分规定》中,国际电联(ITU)划分的有关ISM设备使用的频段基本一致。
ISM设备使用的频率汇总表
中心频率
ITU划分表注脚
场强范围 dB (礦/m)
6.765-6.795 MHz 6.78 MHz S5.138 80-100
13.553-13.567 MHz 13.560 MHz S5.150 80-120
26.957-27.283 MHz 27.12 MHz S5.150 70-120
40.66-40.70 MHz 40.68 MHz S5.150 60-120
433.05-434.79 MHz 433.92 MHz S5.138 (1) 60-120
902-928 MHz 915 MHz S5.150 (2) 60-120
2 400-2 500 MHz 2 450 MHz S5.150 30-120
5.725-5.875 GHz 5.8 GHz S5.150
24.00-24.25 GHz 24.125 GHz S5.150
61.00-61.50 GHz 61.25 GHz S5.138
122-123 GHz 122.5 GHz S5.138
244-246 GHz 245 GHz S5.138
当前,欧美一些国家正在开发使用的RFID设备的工作频段433.05-434.79 MHz和902-928 MHz,由上表中可见,这俩个频段是分别划分给世界无线电1区(欧洲)和2区(美洲)的ISM使用的频段;而中国处于第3无线电区,不使用这种划分规则。24GHz以上的ISM频段是近些年来才划分的,使用很少。
3.3 RFID系统与ISM共用的主要频段划分使用状况
射频识别(RFID)系统通常使用与工业、科学和医疗设备(ISM)共用的频段。有的国家如北美、南美和日本等,除了使用与ISM的共用频段之外,还使用了135kHz以下的频率,因为在这个频段里可以使用较大的磁场强度来工作,特别适用于电感耦合的射频识别系统。
对射频识别系统而言,一些国家考虑使用的最主要的频率是9—135kHz,以及ISM频率6.78MHz、13.56MHz、27.125MHz、40.68MHz、433.92MHz、869.0MHz、915.0 MHZ(在欧洲不使用)、2.45GHz、5.8GI-Iz以及24.125GHz。
① 频率范围9-135kHz
频率在135kHz以下的范围属于长波,此频段没有划分给工业、科学、医学(1SM)设备使用。长波频段的无线电波传播条件较好,传播半径可达1000公里以上的地域。该频段的典型的无线电业务是航空和航海导航无线电业务,如
LORAN C、OMEGA远程导航系统、DECCA导航系统、定时信号和频率标准业务以及军事无线电业务等。所以,使用77.5kHz的频率在中欧即可以收到美国Mainflingen发射台的时间信号。使用这一频率工作的射频识别系统将会使RFID阅读器在周围几百米范围内的所有无线电时钟接收都会失效。为了防止这类冲突,必须采取一些措施,如在欧洲电感应无线电系统的许可证条例220ZVl22中,在70至119kHz之间规定了一个保护区,明确不允许射频识别系统占用。
我国为适应打印机等设备使用无线方式进行内部控制、传输数据的需要,根据无线电频率划分规定及频谱使用情况,参照国际上通用技术标准,决定增加50-190kHz为短距离无线电设备使用频段,并以信无函 10 号文明确按照信息产业部《微功率(短距离)无线电设备管理暂行规定》及相关文件的规定执行。其主要无线技术指标如下:
1) 发射电磁场强度:72dBuA/m(10米处,准峰值);
2) 杂散发射限值:27dBuA/m(10米处,准峰值)。
② 频率范围6.765—6.795MHz
频率范围6.765—6.795MHz属于短波频率,中心频率为6.78MHz。短波传播的特点是白天只能达到很小的作用距离,最多几百公里;在夜间,可以横贯大陆传播。这个频段开放的业务主要是无线电广播、通信、气象、水上和航空导航等多种无线电业务。该频段由国际电信联盟(ITU)划分作为ISM波段使用,欧洲邮政电信会议/电子研究中心和欧洲电信标准研究所在CEPT/ERC 70—03规范中也把这个频段作为协调频率使用。但不少国家包括美国在内并未将其作为射频识别(RFID)系统而加以规范,德国也未将其作为ISM业务开放使用。
我国于2001年发布实施的《中华人民共和国无线电频率划分规定》中,标明该频段主要业务为固定业务,次要业务为移动业务;按S5.138注脚规定,如指定给工业、科学和医疗设备(ISM)使用时,须经主管部门与那些无线电业务可能受到影响的部门达成协议后给予特别批准。一九九八年五月发布的《微功率(短距离)无线电设备管理暂行规定》明确6.765—6.795MHz可用于玩具、车门、车库门、防盗、报警、数据传送、无线话筒等小型无线电发射设备。
③ 频率范围13.553—13.567MHz
频率范围13.553—13.567MHz处于短波频段的中间部分,中心频率为13.56MHz。在这个频段内,除了电感射频识别系统外,除ISM设备之外的其它的应用还有遥控系统、远距离控制模型系统无线电设备等。
我国于2001年发布实施的《中华人民共和国无线电频率划分规定》中,标明该频段主要业务为固定业务,次要业务为移动业务(航空移动业务(R)除外);按S5.150和CHN4注脚规定,也指定给工业、科学和医疗设备(ISM)使用,但要求其不能对导航和其它安全业务造成有害干扰。一九九八年五月发布的《微功率(短距离)无线电设备管理暂行规定》明确13.553-13.567MHz可用于玩具、车门、车库门、防盗、报警、数据传送、无线话筒等小型无线电发射设备。
④ 频率范围26.565~27.405MHz
频率范围26.565~27.405MHz处于短波频段的高端部位,中心频率为27.125MHz,在整个欧洲大陆各国以及北美的美国、加拿大等国,分配给民用无线电电台使用。所容许发射功率高达4w,而且是免执照和不收费的无线电设备,可供私人用户之间在远到30km的距离上进行无线电通信。
介于26.957和27.283MHz之间的ISM波段大约处于民用电台无线电频带的中间。除了电感射频识别系统之外,在这个频率范围内的ISM应用包括有:电热治疗仪(医疗用)、高频焊接装置(工业用)、远动控制模型和传呼装置。
在安装工业用27MHz射频识别系统时,要求要特别注意附近可能存在的任何高频焊接装置。高频焊接装置产生很高的场强,将严重干扰工作在同一频率的射频识别系统,在规划医院的27MHz的射频识别系统时,也应当特别注意可能存在的电热治疗仪等仪器设备。
我国于2001年发布实施的《中华人民共和国无线电频率划分规定》中,标明该频段主要业务为固定业务,次要业务未移动业务(航空移动业务(R)除外);按S5.150和CHN4注脚规定,也指定给工业、科学和医疗设备(ISM)使用,但要求其不能对导航和其它安全业务造成有害干扰。一九九八年五月发布的《微功率(短距离)无线电设备管理暂行规定》明确26.957-27.283MHz可用于玩具、车门、车库门、防盗、报警、数据传送、无线话筒等小型无线电发射设备。
⑤ 频率范围40.660-40.700MHz
频率范围40.660-40.700MHz处于VHF频带内较低端,中心频率为40.680MHz。该频段的电波传播限制为表面波,建筑物和其他障碍物造成的衰减不太明显。
在这个频率范围内,一些国家的主要应用是:遥测和遥控。尚无射频识别系统工作在这个波段,它们属于对这种类型的系统不适用的频带。在这个范围的电感射频识别系统可达到的作用距离明显地小于所有可供使用的较低的频率范围,而在这个频率范围内的7.5m波长肯定不适合构建较小的和价格便宜的反向散射应答器。
中国的频率划分表中划分的该频段主要业务为固定业务和移动业务,按S5.150和CHN4注脚规定,也指定给工业、科学和医疗设备(ISM)使用,但要求其不能对导航和其它安全业务造成有害干扰。
⑥ 频率范围430.000-440~000MHz
ITU的频率划分表中,频率范围430.000-440~000MHz在世界范围内划分给无线电定位及业余无线电业务使用。在这个UHF频段内电波的传播近似于光波,遇到建筑物或其他障碍物时,将出现明显的电磁波衰减和入射波的反射。在第1无线电区,433.050—434.790MHz可用于ISM,该频段大致位于该无线电频带的中间,在德国、瑞士等国均指定给工科医设备(ISM)使用,中心频率为433.920MHz,捷克和波兰等国将该频段作为军用。各无线电业余爱好者也可使用此频段进行语音和数据传输以及经过无线电中继站或家用空间卫星进行业余通信,同时已经存在有大量各类ISM设备的应用占用此频段;另外,除了反向散射射频识别系统外,还有小型电话机,遥测发射器(包括那些家庭应用,例如无线室外温度计)、无线耳机、未注册的近距离小功率无线对讲机以及无锁钥出入系统(汽车中央闭锁装置用的手持发送器)等应用都充满了这个频带,相互干扰严重。欧盟已经于2004年10月以ERC Recommendation 70-03 E建议文件将该频段确定为“专用短程设备”RFID使用的专用频率。
中国将430.000-440~000MHz划分给无线电定位、航空导航以及业余无线电业务使用。一九九八年五月发布的《微功率(短距离)无线电设备管理暂行规定》明确430.0-432.0MHz 用于短距离的汽车、车库、贵重物品、紧急情况等安全、防盗和报警无线电控制设备。2004年发布的关于《短距离无线电设备的技术要求》向社会各界征求意见稿的430.00-434.79MHz频段,目前仍在进一步协调和研究之中。
⑦ 频率范围902-928MHz
按S5.150注脚规定,在第2区可指定给工业、科学和医疗设备(ISM)使用。这个频率范围在欧洲还没有提供ISM应用,在美国和澳大利亚等国,888~889MHz和902-928MHz频段已可使用,并用于反向散射射频识别系统。
中国处于第3无线电区,此频段不按这个规则划分使用。
⑧ 频率范围2.400—2.4835GHz
ISM频率范围2.400—2.4835GHz ,中心频率为2.45GHz,与业余无线电爱好者和无线电定位服务机构的频率范围部分地重叠。这种UHF和较高的SHF的传播条件是视距的,建筑物和障碍物都是良好的反射体,电磁波在传播过程中衰减很大。作为这个频率范围内的典型的ISM应用,除了反向散射射频识别系统外,主要是遥测发射器以及PC机的无线局域网WLAN系统。
我国在该频段的现有业务,除ISM设备(如家用微波炉等设备大量操作使用)外,主要有无线局域网(WLAN)、扩谱通信系统(主要是短距离点对点和点对多点通信)、无线对讲机以及蓝芽技术设备等。国内已有单位正在研究开发此频段用于RFID技术。
根据ITU的规定和我国的频率划分规定,运行在该频段的无线电业务“必须承受这些ISM设备的应用可能产生的有害干扰”。
⑨ 频率范围5.725—5.875GHz
ISM频率范围5.725—5.875GHz, 中心频率5.8GHz,与业余无线电爱好者和无线电定位服务机构的频率范围部分地重叠。
这个频率范围内的典型应用是用于大门启闭(在商店或百货公司)或非接触的厕所冲洗的移动传感器以及反向散射射频识别系统等。
根据ITU的规则和我国的频率划分规定,该频段可用于定位业务、移动业务、业余业务、卫星业余业务等多种业务,也指定给工业、科学和医疗设备(ISM)使用。国内已有单位正在研究开发此频段用于RFID技术。
⑩ 频率范围24.00-24.25GHz
ISM的频率范围为24.00-24.25GHz,中心频率为24.125GHz,与业余无线电爱好者、无线电定位业务以及地球资源卫星等业务共用。此频段主要用于移动信号传感器,也用于无线电定向的传输数据系统。尚无射频识别(RFID)系统在此频段内工作,国内已有单位正在研究开发此频段用于RFID技术。
4、目前发展存在的问题和发展策略建议 4.1 目前发展存在的问题 (1)标准化程度低 目前使用的RFID技术所开发品种繁多,标准化程度低,这即不利于全球信息化统一操作推广使用,也不利于上规模生产和降低成本,目前价格仍较高。 (2)各国使用的频段不统一 RFID技术在各国所使用的频率不统一,作为物流等领域应用时,难以满足跨地域,跨国家操作使用。对于这种微功率无线电业务的应用,估计由国际电联(ITU)特为其划分和协调出一定数量的专用频段的难度较大,况且这些年来十几GHz以下的频率已经安排的满满的,很难再为新业务划分频段。因此发展射频识别(RFID)技术必将受到频率资源的制约。在UHF频段的RFID系统频率开发使用基本情况如下: –北美指定使用915MHz,是由于该频段在第2区正好是划分给工科医(ISM)使用的频段,射频识别(RFID)系统与之共用此频段是既合理又可行的。 –欧盟除明确430-434.79MHz频段为“专用短程设备”RFID使用外,要求要使用868MHz频段,因该频段在欧洲是作为微功率、短距离无绳电话CT2系统使用的频段,也可以用作RFID系统使用,但是这个频段在中国则是分配给无线数据通信使用的频段。 –日本最近将原定给无线蜂窝手机使用的950~956MHz划分给RFID技术使用,而中国的此频段是分配给GSM蜂窝手机使用的频段。 由上述可见,协调研究出一个或几个国际通用的射频识别(RFID)系统使用的频率是一个非常紧迫而且相当艰难的课题。 (3)应用广泛,但仍是处于发展中的技术 需求射频标签的应用领域越来越广泛,射频识别 (REID) 技术应是传统的识别技术应用与计算机技术和无线电技术相结合的产物,利用该技术对任何目标包括移动目标,如火车、轻轨、地铁、汽车等都可以通过嵌入其中惟一的电子标签号码而被加以识别。该技术还可以应用到航空包裹管理、档案图书管理、人员识别系统、加油站系统、物品管理、医疗系统看护管理、物流系统、电子票证等各行各业,各个系统中。例如,在超市中,REID系统可使得数以万计的商品种类、价格、产地、批次、货架、库存、销售等各环节被管理得井然有序;在路桥、停车场等收费场所应用,可避免车辆排队,提高交通运输效率;在铁路运营中应用,可将飞驰的列车机车、车辆的标识信息在查询点上自动采集下来送入铁路运输信息管理系统(TMIS)中,为铁路运营提供及时的车辆追踪管理;用在防伪车牌系统,将会有效地防范车辆被盗案件;用在生产流水线上,整个产品生产流程的各个环节均被置于严密的监控和管理之下;在污染、寒冷、炎热等恶劣环境中,可以实现货物或物体的远程识别与管理。但一些新的应用领域包括如智能交通、人对机通信等,一时尚难提出比较确切而完整的需求方案,均尚须调研分析确定。 4.2 发展策略建议 (1)根据REID系统设备应用的特点和操作使用的范围等,应由制订标准部门和操作使用部门和用户尽快研究提出使用频率需求,由频率主管机构研究规划出专用和通用等不同业务和设备系列使用的频段。 (2)国际上使用统一频率的协调工作与标准的制订工作难度均较大。建议除积极协调各大洲间使用统一的频率外,根据需求可首先协调出区域性统一操作的频率,如亚洲地区。 (3)在技术上可研发和采用多频段、多识别标准的一机多频系统兼容设备。 (4)RFID技术是发展前景诱人而又处于发展中的技术,建议政府及企业信息化主管部门积极组织调研分析确定一些新的应用领域的应用需求,促进中国RFID产业发展和技术应用,加快信息化步伐。

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