射频技术系列谈：射频技术及其在供应链管理中的应用之二（陈兵兵）

二、射频技术的工作原理和类型

（一）RF的工作原理

射频技术RF的工作原理是基于电磁理论，射频系统的优点是不局限于视线的范围，识别距离比光学系统远，射频识别标签具有读写能力，可携带大量数据，难以伪造，且具有智能功能。特别是RFID射频识别技术在对货物的识别上，将会取代目前广泛应用的条码技术。

自动识别技术是目前国际上发展很快的一项新技术，英文名称为 Automatic  Equipment Identification，简称AEI。该项技术的基本思想是通过采用一些先进的技术手段，实现人们对各类物体或设备（人员、物品）在不同状态（移动、静止或恶劣环境）下的自动识别和管理。自动识别技术是自动识读信息数据并将其自动输入计算机的一种方法和手段，近几十年来它在全球范围内快速地发展，形成了一个包括条码技术、磁条(卡)技术、光学字符识别、系统集成化、射频技术、声音识别及视觉识别等集计算机、光、机电、通信技术为一体的高新技术学科。自动识别技术为供应链运作提供了快速、准确地进行数据采集输入的有效手段，有效地解决了无法自动、连续地收集信息、数据输入速度慢、出错率高等难题。

条码是目前自动识别中应用最广泛的一种技术，它是用一系列的电子数据码来描述货物的各种特征。目前使用频率最高的国际通用符号体系EAN码，主要用于北美地区的UPC码，用于包装、运输和航空系统为机票进行顺序编号的25码，用于包裹、图书馆、血库等跟踪的库德巴码，以及交插25码、39码、93码和EAN128码等，它们都是一维的条码，例如，EAN128码可用以表示生产日期、批号、数量、规格、保质期、收货地等商品信息。由于需要描述的信息不断增多和条码应用领域的不断扩大，一维码的信息密度和信息量不断受到挑战。为了更好地满足这种需求，出现了二维条码，它的密度与信息容量都要显著地大于一维条码。因此，二维条码能够对货物进行描述和识别更多的信息。然而，它们的信息量都无法与射频标签的信息量相比，随着射频识别技术的出现，作为一种革命性的高新技术，正迅速为人们所接受，同时射频技术将越来越多地代替条码技术，成为今后供应链运作中的主要识别技术。

射频识别系统主要由射频电子标签、阅读器、天线和相应的硬软件系统组成。其信息的传送距离由传送频率、电子标签、天线设计等因素决定。它借助与放置在物品上的电子标签、用阅读器来对标签进行扫描和读取，当天线与阅读器进行通讯时，把数字式通讯信号转换为与阅读器通讯的电玻频率信号，将标签内的信息都出，然后将信息送入计算机系统。每个标签都具有独特的ID码和发射出独特信息，其数据容量比最大的二维码都要大的多。这些信息提供了物品所具有的各种描述，如商品的生产商、接受者、出发地、到达地，有效期限，采购日期、数量等。它无需光源就能读取数据，且读取方便快捷，甚至可以透过外包装来进行，有效识别距离更大。

射频识别和条码一样是非接触式识别技术，由于无线电波能“扫描”数据，所以RF挂牌可做成隐形的，有些RF识别技术可读数公里外的标签，并且RF标签可做成可读写的。RF识别的缺点是并且成本高，而且一般不能随意扔掉，而多数条码扫描寿命结束时可扔掉。应用RF识别的特定情况应考虑反射距离、工作频率、标签的数据容量、尺寸、重量、定位、响应速度及选择能力筹。

目前，RF已发展到微波技术，它根据电子标签内微波天线的负载阻抗随储存的电子数据变化的特点来读取数据。射频自动识别装置发出微波查询信号时，安装在被识别物体上的电子标签将接收到微波信号，并反射回电子标签读出装置，这些信号经读出装置进行数据处理后，就得到电子标签内储存的识别代码信息，其工作原理如下图所示。

微波射频系统的工作原理图

（二）PF的类型

射频识别系统根据不同的分类方式有不同以下几种分类类型：

1. 根据使用频率来分类，有高频系统和低频系统：低频系统的工作频率一般小于30MHz，典型的有125KHz、225KHz、13.56M等，这些频段都有相应的国际标准予以支持。它具有电子标签的成本较低、保存的数据量较少、阅读天线方向性不强、阅读距离较短等基本特点。在无源情况下，典型阅读距离为10cm。它的标签形状有卡式、环式、钮扣式和笔式；高频系统是在高于400MHz的频率上工作，典型的频率为915MHz、450MHz、5800MHz等，高频系统在这些频段上也有众多的国际标准予以支持。它具有电子标签和阅读器成本均较高，存储的数据量较大，适应物体高速运动性能好、阅读天线及电子标签天线均有较强的方向性、阅读距离较远（几米至十几米）等基本特点。它的形状多为为卡式。

2. 根据电子标签有无电池为其供电，有有源系统和无源系统：有源系统的电子标签内装有电池为其供电，一般具有较远的阅读距离，有效识别距离可达到30米以上，它的不足之处是电池的寿命有限，只能维持3－10年；无源系统的电子标签内不具有电池为其供电，它是从阅读器接收到微波信号后，将部分微波能量转化为直流电供自己工作，一般可做到免维护。相比有源系统，它在阅读距离及适应物体运动速度方面略有限制。

3.依据读取电子标签数据的技术实现手段，有广播发射式、倍频式和反射调制式：广播发射式射频识别系统最容易实现，它的电子标签必须采用有源方式，并实时将其贮存的标识信息向外广播，阅读器相当于一个只收不发的接收机。这种系统的缺点是由于电子标签比须不停地向外发射信息，标签耗电量大，对环境造成电磁污染，同时系统不具备安全保密性；倍频式射频系统实现起来有一定难度。一般情况下，阅读器发出射频查询信号后，电子标签返回的信号载频是读阅器发出射频的倍频，这种工作模式可以方便地处理回波信号，但其能量转换效率较低，电子标签的成本高，还需要占用两个工作频点，需要获得无线电频率管理委员会的产品应用许可；反射调制式是其反射波需要采用调制的方式来工作。

4.根据电子标签内保存的信息注入方式，有集成电路固化式、现场无线改写式和现场有线改写式：集成固化式电子标签内的信息一般在集成电路生产时即将信息以ROM工艺模式注入，所保存的信息是不变的；现场无线改写式的电子标签一般适用于有源类电子标签，具有特定的改写指令，电子标签内保存的信息也位于其中的E2存贮区，一般情况下改写电子标签数据所花费的时间远大于读取电子标签所花费的时间。常规为改写所花费的时间为秒级，阅读花费的时间为毫秒级；现场有线改写式的电子标签一般是将标签保存的信息写入其内部的E2存贮区中，改写时需要专用的编程器或写入器，在改写过程中必须为其供电。

下面是几种自动识别技术的工作特点比较：

通过比较，可以看出射频识别技术无论在识别速度与准确率、还是在密度与信息量方面都优于其他几种方式，并且可以在具有灰尘和油污的环境下工作，其缺点则是标签与识读设备价格都很高。然而，随着供应链业务需求的不断增加，随着射频技术应用范围的不断扩展，以及射频技术本身的不断发展与完善，它的价格也将变得越来越便宜。在今后几年的发展趋势是，它的价格会不断下降，越来越多的企业会把它用于供应链管理的业务中。

本文由作者向AMT提供
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