物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)與應(yīng)用-第2章

1、物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用 2013年年物聯(lián)網(wǎng)系列教材物聯(lián)網(wǎng)系列教材榮榮獲獲陜西省高等教育教學(xué)成果陜西省高等教育教學(xué)成果二等二等獎(jiǎng)獎(jiǎng) 點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用第第2章章 RFID工作頻率及無線傳輸工作頻率及無線傳輸點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映 RFID工作頻率工作頻率2.1RFID工作波長(zhǎng)工作波長(zhǎng)2.2RFID無線傳輸無線傳輸2.3物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（

2、RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用 RFID工作頻率工作頻率2.1點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用2.1.1 頻譜的劃分頻譜的劃分無線電頻率可供使用的范圍是有限的，頻譜被無線電頻率可供使用的范圍是有限的，頻譜被看作大自然中的一項(xiàng)資源，不能無秩序地隨意占用，看作大自然中的一項(xiàng)資源，不能無秩序地隨意占用，而需要仔細(xì)地計(jì)劃加以利用。而需要仔細(xì)地計(jì)劃加以利用。頻譜的分配是指將頻率根據(jù)不同的業(yè)務(wù)加以分頻譜的分配是指將頻率根據(jù)

3、不同的業(yè)務(wù)加以分配，以避免頻率使用方面的混亂。配，以避免頻率使用方面的混亂。 下面給出下面給出IEEE劃分的頻譜。劃分的頻譜。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用2.1.2 ISM頻段頻段ISM頻段（頻段（Industrial Scientific Medical Band）主要是）主要是開放給工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)用三個(gè)主要機(jī)構(gòu)

4、使用的頻段。開放給工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)用三個(gè)主要機(jī)構(gòu)使用的頻段。ISM頻頻段屬于無許可（段屬于無許可（Free License）頻段，使用者無需許可證，）頻段，使用者無需許可證，沒有所謂使用授權(quán)的限制。沒有所謂使用授權(quán)的限制。RFID工作頻率的選擇，要顧及其它無線電服務(wù)，不能工作頻率的選擇，要顧及其它無線電服務(wù)，不能對(duì)其它服務(wù)造成干擾和影響，因而對(duì)其它服務(wù)造成干擾和影響，因而RFID系統(tǒng)通常只能使用特系統(tǒng)通常只能使用特別為工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療應(yīng)用而保留的別為工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療應(yīng)用而保留的ISM頻率。頻率。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)

5、用1. 頻率頻率6.78MHz2. 頻率頻率13.56MHz3. 頻率頻率27.125MHz4.頻率頻率40.680MHz5. 頻率頻率433.920MHz6. 頻率頻率869.0MHz7. 頻率頻率915.0MHz8. 頻率頻率2.45GHz點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用9. 頻率頻率5.8GHz10.頻率頻率24.125GHz11.頻率頻率60GHz 12.其它頻率的應(yīng)用其它頻率的應(yīng)用 135KHz以下的頻率范圍沒有作為以下的頻率范圍沒有作為ISM頻率保頻率保留，留，135KHz以下的整個(gè)頻率范圍以下的整個(gè)頻率范圍R

6、FID也是可用的。也是可用的。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用2.1.3 RFID使用的頻段使用的頻段射頻識(shí)別（射頻識(shí)別（RFID）產(chǎn)生并輻射電磁波，但是）產(chǎn)生并輻射電磁波，但是RFID系統(tǒng)要顧及其他無線電服務(wù)，不能對(duì)其他無線電服務(wù)造系統(tǒng)要顧及其他無線電服務(wù)，不能對(duì)其他無線電服務(wù)造成干擾，因此成干擾，因此RFID系統(tǒng)通常使用為工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療特系統(tǒng)通常使用為工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療特別保留的別保留的ISM頻段。頻段。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用 RFID工

7、作波長(zhǎng)工作波長(zhǎng)2.2點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用2.2 RFID工作波長(zhǎng)工作波長(zhǎng)不同頻率的電磁波所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)不同，其傳播方不同頻率的電磁波所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)不同，其傳播方式和工作特點(diǎn)也各不相同，本節(jié)將介紹低頻、高頻和微式和工作特點(diǎn)也各不相同，本節(jié)將介紹低頻、高頻和微波時(shí)波時(shí)RFID的工作波長(zhǎng)。的工作波長(zhǎng)。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用2.2.1 電磁波的速度電磁波的速度1. 空氣空氣中中在在空氣空氣中，電磁波的速度為中，電磁波的速度為 (2.1)(2.

8、1)m/s 8001031cv點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用2. 無耗介質(zhì)無耗介質(zhì)中中在無耗介質(zhì)中，電磁波的速度為在無耗介質(zhì)中，電磁波的速度為 (2.4)(2.4)rrrrcv1100點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用3.有有耗介質(zhì)耗介質(zhì)中中在在有有耗介質(zhì)中，電磁波的速度為耗介質(zhì)中，電磁波的速度為 (2.5)(2.5)有有耗介質(zhì)表示電磁波耗介質(zhì)表示電磁波傳播的傳播的媒質(zhì)有媒質(zhì)有損耗，這時(shí)損耗，這時(shí)媒質(zhì)有導(dǎo)媒質(zhì)有導(dǎo)電性。在這種電性。在這種RFID的識(shí)別環(huán)

9、境中，電子標(biāo)簽處于有機(jī)組的識(shí)別環(huán)境中，電子標(biāo)簽處于有機(jī)組織織、含水物質(zhì)的環(huán)境或含水物質(zhì)的環(huán)境或金屬環(huán)境金屬環(huán)境中。中。v點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用2.2.2 RFID工作波長(zhǎng)工作波長(zhǎng)電磁波的速度還可以表示為電磁波的速度還可以表示為 (2.7)(2.7)可以看出，工作頻率越高，工作波長(zhǎng)越短?？梢钥闯?，工作頻率越高，工作波長(zhǎng)越短。 根據(jù)這個(gè)結(jié)果，可以得到空氣中不同根據(jù)這個(gè)結(jié)果，可以得到空氣中不同RFID工作頻工作頻率對(duì)應(yīng)的工作波長(zhǎng)率對(duì)應(yīng)的工作波長(zhǎng)。fv 點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RF

10、IDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用RFID無線傳輸無線傳輸2.3點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用2.3.1 低頻和高頻低頻和高頻RFID的近場(chǎng)特性的近場(chǎng)特性1. 工作原理工作原理 讀寫器和電子標(biāo)簽之間射頻信號(hào)的傳輸主要有兩種讀寫器和電子標(biāo)簽之間射頻信號(hào)的傳輸主要有兩種方式，一種是電感耦合方式，一種是電磁反向散射方式，方式，一種是電感耦合方式，一種是電磁反向散射方式，這兩種方式采用的頻率不同，工作原理也不同。這兩種方式采

11、用的頻率不同，工作原理也不同。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用低頻和高頻低頻和高頻RFID系統(tǒng)基本上都采用電感耦合識(shí)系統(tǒng)基本上都采用電感耦合識(shí)別方式。低頻和高頻別方式。低頻和高頻RFID電子標(biāo)簽與讀寫器的距離很電子標(biāo)簽與讀寫器的距離很近，這樣電子標(biāo)簽可以獲得較大的能量。低頻和高頻近，這樣電子標(biāo)簽可以獲得較大的能量。低頻和高頻RFID電子標(biāo)簽與讀寫器的天線基本上都是線圈的形式，電子標(biāo)簽與讀寫器的天線基本上都是線圈的形式，兩個(gè)線圈之間的作用可以理解為變壓器的耦合。兩個(gè)線圈之間的作用可以理解為變壓器的耦合。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此

12、處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映RFID電感耦合電感耦合工作工作方式方式物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用2. 常用的常用的RFID系統(tǒng)系統(tǒng) RFID電感耦合方式使用的頻率電感耦合方式使用的頻率主要為主要為13.56MHz。除除此之外，此之外，RFID也采用也采用其它其它頻率。頻率。 （1）小于）小于135 kHz的的RFID系統(tǒng)。系統(tǒng)。 （2）6.78 MHz的的RFID系統(tǒng)。系統(tǒng)。 （3）13.56 MHz的的RFID系統(tǒng)。系統(tǒng)。 （4）27.125 MHz的的RFID系

13、統(tǒng)。系統(tǒng)。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用2.3.2 微波微波RFID的的電波電波特性特性1. 工作原理工作原理 微波波段微波波段RFID系統(tǒng)主要工作在幾百兆赫茲到幾吉赫系統(tǒng)主要工作在幾百兆赫茲到幾吉赫茲之間。微波茲之間。微波RFID是電磁反向散射的識(shí)別系統(tǒng)，采用雷是電磁反向散射的識(shí)別系統(tǒng)，采用雷達(dá)原理模型，發(fā)射出去的電磁波碰到目標(biāo)后反射，同時(shí)達(dá)原理模型，發(fā)射出去的電磁波碰到目標(biāo)后反射，同時(shí)攜帶目標(biāo)的信息返回。攜帶目標(biāo)的信息返回。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）

14、技術(shù)與應(yīng)用微波微波RFID的工作波長(zhǎng)較短，電子標(biāo)簽基本都處的工作波長(zhǎng)較短，電子標(biāo)簽基本都處于讀寫器天線的遠(yuǎn)區(qū)，電子標(biāo)簽獲得的是讀寫器的輻于讀寫器天線的遠(yuǎn)區(qū)，電子標(biāo)簽獲得的是讀寫器的輻射信號(hào)和輻射能量。微波射信號(hào)和輻射能量。微波RFID系統(tǒng)的閱讀距離一般大系統(tǒng)的閱讀距離一般大于于1 m，典型情況為，典型情況為4 m7 m，最大可達(dá)，最大可達(dá)10 m以上。以上。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映RFID電磁反向散射電磁反向散射工作工作方式方式物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與

15、應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用 （1）電波在空氣中的傳輸損耗）電波在空氣中的傳輸損耗 空氣中空氣中的傳輸損耗是指天線輻射的電磁波在傳播過的傳輸損耗是指天線輻射的電磁波在傳播過程中，隨著傳播距離的增大能量的自然擴(kuò)散而引起的損程中，隨著傳播距離的增大能量的自然擴(kuò)散而引起的損耗，它反映了球面波的擴(kuò)散損耗。耗，它反映了球面波的擴(kuò)散損耗。 空氣中空氣中的傳輸損耗為的傳輸損耗為可以看出，電波傳播的距離越長(zhǎng)，或電波的工作頻率越可以看出，電波傳播的距離越長(zhǎng)，或電波的工作頻率越高，自由空間的傳輸損耗越大。高，自由空間的傳輸損耗越大。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映dBkmMHz)(lg20)(lg2045.32dfLbf物聯(lián)

16、網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用（2） 直射、反射、繞射和散射直射、反射、繞射和散射當(dāng)有障礙物（包括地面）時(shí)，當(dāng)有障礙物（包括地面）時(shí)，RFID電波傳播存在電波傳播存在直射、反射、繞射和散射等多種情況，這幾種情況是在直射、反射、繞射和散射等多種情況，這幾種情況是在不同傳播環(huán)境下產(chǎn)生的。不同傳播環(huán)境下產(chǎn)生的。 直射直射 反射反射 繞射繞射 散射散射點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用（3）視距傳播與菲涅耳區(qū)視距傳播與菲涅耳區(qū)視距傳播是指發(fā)射天線和接收天線在相互能看得視距傳播是指發(fā)射天線和接收天

17、線在相互能看得見的距離內(nèi)，電波直接從發(fā)射點(diǎn)傳到接收點(diǎn)的一種傳播見的距離內(nèi)，電波直接從發(fā)射點(diǎn)傳到接收點(diǎn)的一種傳播方式。收發(fā)天線之間電波傳播所經(jīng)歷的空間，存在著對(duì)方式。收發(fā)天線之間電波傳播所經(jīng)歷的空間，存在著對(duì)電波傳播起主要作用的空間區(qū)域，這個(gè)空間區(qū)域稱為傳電波傳播起主要作用的空間區(qū)域，這個(gè)空間區(qū)域稱為傳播主區(qū)，傳播主區(qū)可以用菲涅爾區(qū)的概念來表示。播主區(qū)，傳播主區(qū)可以用菲涅爾區(qū)的概念來表示。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用為

18、了獲得自由空間的傳播條件，只要保證在一定為了獲得自由空間的傳播條件，只要保證在一定的菲涅耳區(qū)域內(nèi)滿足的菲涅耳區(qū)域內(nèi)滿足“自由空間的條件自由空間的條件”就可以了，這就可以了，這個(gè)區(qū)域稱為最小菲涅耳區(qū)。最小菲涅耳區(qū)半徑為個(gè)區(qū)域稱為最小菲涅耳區(qū)。最小菲涅耳區(qū)半徑為點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映dddF210577. 0物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用（4）電磁波的損耗）電磁波的損耗當(dāng)電波在有耗媒質(zhì)中傳播時(shí)，如遇到潮濕木材當(dāng)電波在有耗媒質(zhì)中傳播時(shí)，如遇到潮濕木材、海水海水產(chǎn)品產(chǎn)品、各種動(dòng)物各種動(dòng)物、金屬時(shí)金屬時(shí)，媒質(zhì)的電導(dǎo)率大于零，媒質(zhì)的電導(dǎo)率大于零，媒質(zhì)會(huì)損耗能量。在媒質(zhì)會(huì)損耗能量。在RFID環(huán)境中，若媒質(zhì)的電導(dǎo)率越大、環(huán)境中，若媒質(zhì)的電導(dǎo)率越大、RFID的工作頻率越高，電波衰減就越大。的工作頻率越高，電波衰減就越大。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用2. 常用的常用的RFID系統(tǒng)系統(tǒng)微波微波RFID的頻率主要包括的頻率主要包括433MHz、800/900MHz、245GHz或或58GHz。其中其中，433MHz和和800/9