RFID基础——概念与分类

RFID基础——概念与分类

RFID（射频识别技术）是一种利用射频信号通过空间耦合实现无接触信息传递的技术，在日常生活中应用广泛。本文将详细介绍RFID与NFC的区别、RFID的分类及其应用场景，帮助读者全面了解这项技术。

RFID与NFC的区别

随着智能手机的发展，NFC技术的熟知度越来越高。它是一项由RFID技术发展演变而来的技术，因此在很多方面与RFID相似。但也有一些明显的区别：

• RFID必须由阅读器和标签组成，是主从关系且角色固定。而NFC将非接触读卡器、非接触卡和点对点功能整合进一块单芯片，分为三种工作模式：点对点通信模式、读写器模式和NFC卡模拟模式。
• RFID只能实现信息的读取以及判定，而NFC技术则强调的是信息交互，通俗的说NFC是RFID的演进版本，双方可以近距离交换信息。
• NFC模块可以当作RFID读写器，用于读取RFID无源标签或者IC卡的数据，还可以进行NFC设备之间的数据通信。
• NFC模块也可以当作RFID无源标签，例如手机NFC模拟门禁卡或者工卡。

此外，还有以下技术细节上的区别：

注：表格中工作频率为常用的工作频率，并非完整的工作频段。

RFID的分类

RFID系统根据工作频率的不同可以分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)和微波频段(Microwave)。低频（LF）RFID系统典型工作频率为134kHz或125kHz，高频（HF）RFID系统典型工作频率为13.56MHz，超高频RFID系统典型工作频率为920MHz和2.45GHz，RFID系统实际工作频率应符合国家及地方无线电法规的具体规定。微波（MicroWave）RFID系统典型工作频率为2.45GHz、5.8GHz。

根据RFID标签是否携带电池供电，可分为无源RFID和有源RFID。无源RFID标签不携带电池，标签工作所需能量来自读写器辐射。有源RFID标签携带电池，为标签工作提供能量。无源RFID标签依赖读写器辐射的能量进行工作，在脱离读写器辐射能量的情况下无法主动发送信号工作，因此，也称为被动式（Passive）RFID。有源RFID标签携带电池可以主动发送信号工作，因此，也称为主动式（Active）RFID。低频和高频RFID属于无源RFID，超高频和微波既有无源RFID，也有有源RFID。

低频(LF, 30 kHz ~ 300 kHz)

低频的工作频段是30 kHz ~ 300 kHz，通常工作在125 kHz和134.2 kHz这两个主要频段。低频RFID属于无源RFID技术，系统识别距离通常在几厘米到几十厘米之间，少数应用场景可以到几米。由于较低的工作频率，低频RFID信号具有较好的穿透特性，不易被遮挡，有较好的抗电磁干扰能力，对金属或液体等介质环境有良好的抗干扰效果。低频信号链路衰退快，RFID通信距离较近，数据传输速率相对较慢，因此适用于近距离、小数量的识别管理应用。被广泛用于牲畜、宠物等动物标识和追踪。

应用场景：

• 动物识别: 低频RFID标签常用于宠物、牲畜和野生动物的识别和跟踪。
• 安全和访问控制: 用于安全系统和门禁控制，如门禁卡和钥匙卡。
• 工业自动化: 用于生产线和工厂自动化中的近距离识别和跟踪。

高频(HF，3 MHz ~ 30 MHz)

高频的工作频段是3 MHz ~ 30 MHz，最常见的工作频率是13.56 MHz。高频RFID属于无源RFID技术，由于电磁通信信号易衰减，高频RFID通信距离一般在几厘米到几十厘米，数据传输速率一般在几十 kbps 到几百 kbps。高频RFID系统通常应用于单标签识别应用，ISO/IEC 18000-3标准定义了基于随机的防碰撞协议，使得高频RFID系统可以实现多标签识别应用，每秒可完成几百张标签的识别。高频RFID具备良好的抗干扰能力、通信可靠、数据传输速率高等特点。作为识别卡时被广泛应用于智能卡、公交卡、门禁卡等场景，实现基于卡的身份识别与服务、管理应用；作为标签时被广泛用于工业产线托盘识别、图书档案管理、药品追踪、设备管理、零售以及工具管理等场景。受限于信号传播距离，多数的高频RFID应用为近距离识别场景。

应用场景：

• 图书馆系统: 用于图书管理、借还和盘点操作，提升图书馆的管理效率。
• 支付卡和非接触式支付: 如信用卡和公交卡，用于快速安全的支付和认证。
• 门禁控制: 用于人员的身份验证和访问控制。
• 智能标签: 在零售和物流中用于跟踪和管理物品。

超高频(UHF, 300 MHz ~ 3 GHz)

无源RFID

超高频的工作频段是300 MHz ~ 3 GHz，常用的频率包括865-868 MHz(欧洲)、902-928 MHz(美洲)、920-925 MHz(亚洲)。符合ISO/IEC 18000-6标准和GB/T 29768-2013标准的超高频无源RFID系统工作在900MHz频段。RFID在国际范围内工作频段为860MHz960MHz频段，具体根据各国频率法规执行。我国国家无线电管理委员会〔2007〕205号文件（试行）规定RFID工作在840MHz845MHz和920MHz925MHz频段，2023年1月对该文件进行修订征求意见，建议超高频无源RFID工作频段为920MHz925MHz。超高频无源RFID系统信道带宽250kHz，其5MHz频谱带宽可划分为多个信道，支持多读写器同时工作。

超高频无源RFID具有成本低、识别距离远、多标签识别速度快等优点，被广泛应于仓储物流、资产管理、服装零售、图书档案和生产制造等各个行业应用场景。

有源RFID

超高频有源RFID是一种远距离的无线射频识别技术，因标签具有电池供电，可实现几十到几百米的通信距离，且具有良好的抗干扰能力，可以实现更可靠、安全的标签识别及传感器数据采集。超高频有源RFID系统典型的工作频率有433MHz、2.45GHz，其中大部分系统工作于2.45GHz频段。

超高频有源RFID系统即具有较远的通信距离，增加读写器覆盖范围，又支持高效的防碰撞协议，可以实现多标签的快速识别，能更好解决远距离、高可靠、多标签识别管理应用需求，特别是标签携带传感器可实现标签的环境监测与实时定位。基于上述技术特点，超高频有源RFID被广泛应用于人员追踪、贵重资产监管、仓储物流、车辆识别、环境监测和实时定位等应用场景。

应用场景:

• 供应链管理: 广泛用于商品跟踪、库存管理和物流操作，提高效率和可视性。
• 物流和资产跟踪: 用于货物的运输和存储监控，优化物流流程。
• 智能制造: 在生产线上用于零部件和产品的跟踪管理。
• 航空行李管理: 提高航空行李的处理和跟踪效率。

微波频段(Microwave，2.4 GHz - 5.8 GHz)

微波RFID的工作频段是2.4 GHz - 5.8 GHz，常见的微波频段RFID系统工作在2.45 GHz和5.8 GHz。一般为带纽扣电池供电的半有源标签，通常读写距离可达几十米。工作时，射频标签位于读写器天线辐射场的远场区，通过电磁耦合方式进行数据交换。读写器天线一般为定向天线，只有在读写器天线定向波束范围内的射频标签可被读写。能提供极高的数据传输速率，适合高频次的数据交换。由于频率高，容易受环境因素的干扰，如金属反射和多路径效应。

应用场景:

• 车辆识别系统: 在高速公路收费系统和停车管理中用于识别车辆。
• 实时定位系统(RTLS): 用于在大范围内实时跟踪物品和人员的位置。
• 高性能数据传输: 在需要高数据传输速率的应用中，如工业和医疗数据采集。

注：实际的通信距离与具体的读写模块以及标签性能有关。

不同频段的RFID技术有着不同的优势和应用场景。选择合适的频段和标准，取决于具体的应用需求，如通信距离、数据速率、环境条件和成本限制。