RFID干貨專欄概述

經過20多年的努力發展，超高頻RFID技術已經成為物聯網的核心技術之一，每年的出貨量達到了200億的級別。在這個過程中，中國逐步成為超高頻RFID標簽產品的主要生產國，在國家對物聯網發展的大力支持下，行業應用和整個生態的發展十分迅猛。然而，至今國內還沒有一本全面介紹超高頻RFID技術的書籍。

為了填補這方面的空缺，甘泉老師花費數年之功，撰寫的新書《物聯網UHF RFID技術、產品及應用》正式出版發布，本書對UHF RFID最新的技術、產品與市場應用進行了系統性的闡述，干貨滿滿！RFID世界網得到了甘泉老師獨家授權，在RFID世界網公眾號特設專欄，陸續發布本書內容。

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2.3.2正向識別距離與反向識別距離

通過2.3.1節的學習，讀者應該已經掌握了Friis方程和雷達方程。以下通過幾個例子來驗證一下我們學的知識。

01、正向距離

定義閱讀器發射的能量足夠激活標簽工作的距離為正向距離。

假如標簽的接收靈敏度為-18dBm，閱讀器天線發射功率為20dBm，標簽天線增益為2dBi，讀寫器天線增益為8dBi，工作頻率為f =915MHz，且假定此時標簽芯片與天線完全匹配，極化效率100%，天線輻射效率為0.5，其工作距離根據式（2-14）可得：

計算可得不同類型增益的標簽天線對標簽激活距離的影響隨閱讀器天線增益變化的曲線如圖2-52所示。無源反向散射超高頻RFID系統的標簽激活距離既與標簽天線增益有關，也與閱讀器天線增益有關。

圖2-52 不同類型增益的標簽天線對標簽激活距離的影響隨閱讀器天線增益變化的曲線

天線的工作頻率對系統的讀取距離也有一定影響。通常，超高頻RFID系統的工作頻率為842.5MHz、868MHz、915MHz、922.5MHz、953.5MHz等，針對這些頻率對應的工作波長分別為0.356m、0.346m、0.328m、0.325m、0.315m。

超高頻RFID系統的識別距離與其工作波長成正比。通過使用較低的工作頻率，即較大的工作波長，可以增大系統的識別距離。天線工作頻率對識別距離的影響如圖2-53所示，假定系統中標簽天線增益為2dBi。圖中曲線描述了工作頻率分別為842.5MHz、915MHz、953.5MHz時系統識別距離隨閱讀器天線增益變化的情況。

圖2-53天線的工作頻率對系統的讀取距離的影響

02、反向距離

定義閱讀器可以解析標簽反向散射的信號的最遠距離為反向距離。

假設標簽的接收靈敏度為-18dBm，標簽的，閱讀器的接收靈敏度為=-60dBm，閱讀器天線發射功率為20dBm，標簽天線增益為2dBi，讀寫器天線增益為4.5dBi，工作頻率為f =915MHz，且假設此時閱讀器芯片與天線完全匹配，極化效率100%，其工作距離根據式（2-21）可得：

若保持其它參數不變，只是更改，分別為

則反向距離的變化曲線如圖2-54所示。

圖2-54反向距離變化曲線圖

2.3 超高頻RFID系統的識別距離

2.3.3標簽靈敏度、閱讀器靈敏度與識別距離

2.3.2節講解了識別距離主要受到兩個參數的影響，分別是標簽剛好能夠從閱讀器獲取足夠開啟功率的最大距離（即標簽激活距離）和閱讀器能夠檢測到標簽反向散射信號的最大距離，有效的識別距離取這兩個距離的較小值。其實任何一個無源系統都是由兩部分鏈路組成的，一部分是閱讀器發給標簽的能量將標簽激活，另一部分是標簽返回一個命令讓閱讀器“聽到”，這個鏈路就算完成了，也就是我們常說的讀到標簽了。這里要注意的是，一定是標簽先被激活，才會反向散射，閱讀器才可能聽到標簽的“發言”，若標簽沒有被激活，也就不存在閱讀器是否“聽到”的問題了。

那到底是因為標簽沒有被激活引起的讀取標簽失敗，還是因為閱讀器“沒有聽到”標簽呢？用專業術語表示為正向功率受限和反向閱讀器靈敏度受限。這個受限與閱讀器和標簽的靈敏度有什么關系呢？這里通過兩個例子解釋。

圖2-55中的兩個圖，分別代表高性能大功率閱讀器和低性能小功率閱讀器讀取距離的差異。

圖2-55（a）中標簽靈敏度-10dBm，閱讀器靈敏度-80dBm（兩條虛線），正向能量和反向能量隨距離的變化曲線（兩條實線）。可以看到標簽可以工作6m的距離，閱讀器可以工作12m的距離，取最小值，其工作距離是6m，工作距離由正向距離決定，我們稱之為正向受限或標簽功率受限。

圖2-55（b）中同理可以看出標簽的靈敏度是-10dBm，而閱讀器靈敏度-30dBm。那么正向距離為3m，反向距離為1.5m，其工作距離為1.5m，是工作距離由反向距離決定，我們稱之為反向受限或閱讀器靈敏度受限。

（a）正向受限                        （B）反向受限

圖2-55高性能大功率閱讀器和低性能小功率閱讀器讀取距離的差異

有很多閱讀器在輸出大功率的時候靈敏度急劇下降，最終導致工作距離大幅下降，反而沒有低功率輸出的時候距離遠。在使用低性能閱讀器需要增加工作距離時，最好的方法不是增大功率而是增大閱讀器天線增益，增大天線增益可以增加工作距離而不影響系統的靈敏度。