物联网射频识别(RFID)技术与应用---第2章

物联网射频识别（RFID）技术与应用点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用2013年物联网系列教材荣获陕西省高等教育教学成果二等奖点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用第2章RFID工作频率及无线传输点击此处结束放映RFID工作频率2.1RFID工作波长2.2RFID无线传输2.3物联网射频识别（RFID）技术与应用点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用RFID工作频率2.1点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用2.1.1频谱的划分无线电频率可供使用的范围是有限的，频谱被看作大自然中的一项资源，不能无秩序地随意占用，而需要仔细地计划加以利用。频谱的分配是指将频率根据不同的业务加以分配，以避免频率使用方面的混乱。下面给出IEEE划分的频谱。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用2.1.2ISM频段ISM频段（IndustrialScientificMedicalBand）主要是开放给工业、科学和医用三个主要机构使用的频段。ISM频段属于无许可（FreeLicense）频段，使用者无需许可证，没有所谓使用授权的限制。RFID工作频率的选择，要顾及其它无线电服务，不能对其它服务造成干扰和影响，因而RFID系统通常只能使用特别为工业、科学和医疗应用而保留的ISM频率。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用1.频率6.78MHz2.频率13.56MHz3.频率27.125MHz4.频率40.680MHz5.频率433.920MHz6.频率869.0MHz7.频率915.0MHz8.频率2.45GHz点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用9.频率5.8GHz10.频率24.125GHz11.频率60GHz12.其它频率的应用135KHz以下的频率范围没有作为ISM频率保留，135KHz以下的整个频率范围RFID也是可用的。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用2.1.3RFID使用的频段射频识别（RFID）产生并辐射电磁波，但是RFID系统要顾及其他无线电服务，不能对其他无线电服务造成干扰，因此RFID系统通常使用为工业、科学和医疗特别保留的ISM频段。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用RFID工作波长2.2点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用2.2RFID工作波长不同频率的电磁波所对应的波长不同，其传播方式和工作特点也各不相同，本节将介绍低频、高频和微波时RFID的工作波长。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用2.2.1电磁波的速度1.空气中在空气中，电磁波的速度为(2.1)m/s8001031cv点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用2.无耗介质中在无耗介质中，电磁波的速度为(2.4)rrrrcv1100点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用3.有耗介质中在有耗介质中，电磁波的速度为(2.5)有耗介质表示电磁波传播的媒质有损耗，这时媒质有导电性。在这种RFID的识别环境中，电子标签处于有机组织、含水物质的环境或金属环境中。v点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用2.2.2RFID工作波长电磁波的速度还可以表示为(2.7)可以看出，工作频率越高，工作波长越短。根据这个结果，可以得到空气中不同RFID工作频率对应的工作波长。fv点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用RFID无线传输2.3点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用2.3.1低频和高频RFID的近场特性1.工作原理读写器和电子标签之间射频信号的传输主要有两种方式，一种是电感耦合方式，一种是电磁反向散射方式，这两种方式采用的频率不同，工作原理也不同。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用低频和高频RFID系统基本上都采用电感耦合识别方式。低频和高频RFID电子标签与读写器的距离很近，这样电子标签可以获得较大的能量。低频和高频RFID电子标签与读写器的天线基本上都是线圈的形式，两个线圈之间的作用可以理解为变压器的耦合。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用点击此处结束放映RFID电感耦合工作方式物联网射频识别（RFID）技术与应用2.常用的RFID系统RFID电感耦合方式使用的频率主要为13.56MHz。除此之外，RFID也采用其它频率。（1）小于135kHz的RFID系统。（2）6.78MHz的RFID系统。（3）13.56MHz的RFID系统。（4）27.125MHz的RFID系统。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用2.3.2微波RFID的电波特性1.工作原理微波波段RFID系统主要工作在几百兆赫兹到几吉赫兹之间。微波RFID是电磁反向散射的识别系统，采用雷达原理模型，发射出去的电磁波碰到目标后反射，同时携带目标的信息返回。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用微波RFID的工作波长较短，电子标签基本都处于读写器天线的远区，电子标签获得的是读写器的辐射信号和辐射能量。微波RFID系统的阅读距离一般大于1m，典型情况为4m～7m，最大可达10m以上。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用点击此处结束放映RFID电磁反向散射工作方式物联网射频识别（RFID）技术与应用（1）电波在空气中的传输损耗空气中的传输损耗是指天线辐射的电磁波在传播过程中，随着传播距离的增大能量的自然扩散而引起的损耗，它反映了球面波的扩散损耗。空气中的传输损耗为可以看出，电波传播的距离越长，或电波的工作频率越高，自由空间的传输损耗越大。点击此处结束放映dBkmMHz)(lg20)(lg2045.32dfLbf物联网射频识别（RFID）技术与应用（2）直射、反射、绕射和散射当有障碍物（包括地面）时，RFID电波传播存在直射、反射、绕射和散射等多种情况，这几种情况是在不同传播环境下产生的。◆直射◆反射◆绕射◆散射点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用（3）视距传播与菲涅耳区视距传播是指发射天线和接收天线在相互能看得见的距离内，电波直接从发射点传到接收点的一种传播方式。收发天线之间电波传播所经历的空间，存在着对电波传播起主要作用的空间区域，这个空间区域称为传播主区，传播主区可以用菲涅尔区的概念来表示。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用为了获得自由空间的传播条件，只要保证在一定的菲涅耳区域内满足“自由空间的条件”就可以了，这个区域称为最小菲涅耳区。最小菲涅耳区半径为点击此处结束放映dddF210577.0物联网射频识别（RFID）技术与应用（4）电磁波的损耗当电波在有耗媒质中传播时，如遇到潮湿木材、海水产品、各种动物、金属时，媒质的电导率大于零，媒质会损耗能量。在RFID环境中，若媒质的电导率越大、RFID的工作频率越高，电波衰减就越大。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用2.常用的RFID系统微波RFID的频率主要包括433MHz、800/900MHz、2．45GHz或5．8GHz。其中，433MHz和800/900MHz频段电波的绕射能力较强，障碍物对电波传播的影响较小；2.45GHz和5.8GHz电磁波的波长较短，收发天线直线之间最好没有障碍物。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用（1）800/900MHzRFID系统860～960MHz是EPCGen2标准描述的第二代EPC标签与读写器之间的通信频率。我国800/900MHz频段RFID技术的具体使用频率为840-845MHz和920-925MHz，该频段的RFID技术无线电发射设备按微功率（短距离）无线电设备管理。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用（2）2.45GHzRFID系统◆该频段是实现物联网的主要频段；◆2.45GHz多为有源或半有源电子标签。（3）5.8GHzRFID系统◆道路交通方面使用的典型频率为5.8GHz；◆5.8GHz多为有源电子标签。点击此处结束放映