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工程师想知道的RFID标签规格

作者:张茂荣 来源:台湾“经济部”RFID公领域应用推动办公室 2009-02-20 10:22:05

摘要:对于负责执行RFID建置专案的工程师必然面临的一个问题,那就是该采用何种厂牌的产品(如Reader 、 Tag及Antenna)?工程师在做出抉择之前,通常会先收集相关产品的规格与资料,再针对专案的应用情境,选用功能符合需求之产品。

关键词:RFID标签[55篇]  RFID工程师[1篇]  标签规格[0篇]  RFID频率[2篇]  

  对于负责执行RFID建置专案的工程师必然面临的一个问题,那就是该采用何种厂牌的产品(如Reader 、 Tag及Antenna)?工程师在做出抉择之前,通常会先收集相关产品的规格与资料,再针对专案的应用情境,选用功能符合需求之产品。但是就我个人观察国内RFID产品供应商,对其产品的规格描述不够清楚,有时候不容易从厂商提供的资料中确定其性能是否符合专案应用需求。因此这种情况下,工程师为了不浪费时间,会优先选择规格描述比较完整的产品,进行样品采购及测试。  

  也许目前RFID是处于尚在发展中的产业,在产品规格描述方式还没有共通的模式标准。但是一个规格描述明确完整的产品肯定吸引工程师的兴趣,产品被优先试用测试的机会当然相对增加,这也是值得RFID厂商重视的问题。以下是以一个工程师的立场希望看到的RFID厂商对其产品规格的描述方式。  

  标签(Tag)规格  

  一、频率响应(Frequency Character)  

  RFID在物流应用中,标签可能会随着空运或海运作业跨国旅行,而国际间对于RFID频率使用管制都不尽相同。工程师必须确定所采用标签在不同频率下使用都有平衡的特性,标签厂商最好能提供标签的频率响应曲线。图1是某国外厂商提供的标签频率响应曲线图,从曲线中可以看到高低频率之间只有1dB的感度落差。   



图1、标签于空气中频率响应曲线图   

  二、方向性敏感度(Sensitivity &Orientation)  

  为了达到理想的100%读取率,工程师必须分析物流动线及仓储作业现场环境,决定读取器及感应天线的安装地点位置。再根据物品材质与形状,研究标签应该贴在物品表面或是纸箱的哪个位置,才能对RFID天线产生最佳之感应信号。所以标签厂商最好能提供标签的敏感度或方向性等等相关资料,让工程师了解该产品的最佳使用角度。从图2例子中可以清楚看到标签感度与X 、 Y 、 Z三轴角度关系。 



图2 、标签于各方向角之感度曲线图 

  三、有效读取距离(Reading Distance)  

  RFID标签的读取距离也是工程师最感兴趣的规格,通常是以标签最佳的感应角度在无干扰的环境下,来测得读取距离;但是读取距离,实际上又跟读取器的功率与频率设定,及所搭配的天线增益有关。工程师希望知道若使用该型标签,要达到预定的读取距离,所必须搭配的读取器与天线之性能需求。图3规格是描述读取器设定输出功率为1w状态,在使用6dBi旋波天线条件下,所得到之不同频率的有效读取距离。从图3可以知道该标签在60MHz~960MHz之间,不同频率的读取距离,存在有约0.5公尺差异值;但是在900MHz~930MHz之间的有效读取距离,则相当平坦。  



图3、标签于不同频率之读取距离曲线图   


  四、频宽或Q值(Bandwidth & Q )  

  本项规格需求,主要是针对LF与HF频道之RFID标签。 HF频道标签与UHF标签之工作原理不同,它是以磁场感应方式接收/回应读取器信号,此标签内部的天线主要是以绕线圈方式构成谐振电路。谐振电路的Q值会影响到标签的频宽及读取距离,有些厂商会刻意提高线圈的Q值,达到更远的读取距离。但是Q值太高的标签与不同厂牌之读取器搭配使用时,会产生不同的读取距离差异,而且容易受周围金属物及温度变化,造成谐振频率偏移现象。所以如果厂商能提供标签内部的线圈频宽或Q值,会有助于工程师评估该产品在使用环境中的相容性与稳定度。由图4范例可以看到,Q值低的标签在半功率(-3db)处的频宽比Q值高的标签还要宽,若与不同厂牌读取器搭配使用时,读取距离的相对误差容忍度会比Q值高的标签较佳。



图4、HF标签天线于不同Q值之频宽曲线图   


  五、外形尺寸(Dimension)  

  工程师针对不同外形与体积之物品表面来选择适用的标签,所以厂商在其产品规格文件中,提供标签照片及相关长、宽、厚度等基本外型尺寸描述是必要的。图5中除了长、宽、厚度外,连弯角及内边空白Inla y ,都有详细参考资料。  

  图档来源: Alien Technology Corporation   

 



图5 、标签外形尺寸图 

  六、遵循国际标准  

  目前RFID依据标准有EPC及ISO两大主流国际标准,相同技术内容各有对应的标准编号。在图6中描述该产品设计所依循的EPC及ISO标准,在RFID标准文件中,定义许多技术参数(Parameter)与通讯协定(Protocol)等专业名词。 RFID厂商在产品规格描述时,最好能使用国际标准文件所定义的专业名词,让工程师易于了解。台湾GS1在三年前,开始接受经济部标准检验局委托,透过国内专家学者,将EPC标准及ISO标准原文翻译成中文,国内RFID厂商可以洽询台湾GS1 。  

  图档来源: Alien Technology Corporation  



图6、标签遵行国际标签规格  


  七、工作环境与应用限制  

  任何工业产品都有其使用环境限制及不允许的异常使用方式, RFID标签应用环境的规格,除了一般的温湿度描述外,工程师关心的资讯还有标签的黏性及弯曲度限制描述。因为很多物品表面,并非平坦光滑;而且很多材质并不容易黏贴标签。在实际应用中,常常发现标签贴上物品后,不久就开始翘边,甚至有脱落现象。此外,标签使用弯曲度过大时,也会造成天线特性改变,影响标签有效读取距离。因此,如果厂商在标签的黏性及弯曲度方面,能有明确的描述,将有助于工程师解除使用上的疑虑。图7的规格例子中,已经提供标签弯曲度与胶合剂材质的资料。虽然从资料描述中,无法解决工程师想知道的标签持久黏性问题,但是至少已交代一些使用环境温度限制。  

  图档来源: Alien Technology Corporation   



图7、标签适用环境与使用限制

  总结  

  工程师从一家厂商产品规格的资料表现方式,就可以看出该公司为了描述产品规格所发费的人力及测试时间,也同时代表该公司的品质形象。工程师对所选用的产品是否合适,可以从厂商提供的规格描述是否严谨详细,在心理层面早就有自己的主观印象及定数。

  (文/资策会网路多媒体研究所 张茂荣经理)
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