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RFID射频标签（芯片）及RFID射频技术
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RFID标签知识 补充书 2024年4月9日 目录 一、RFID电子标签背景 二、 RFID电子标签前景及发展 三、 RFID电子标签的需求 四、 RFID电子标签港口应用需求 五、 RFID电子标签的原理 六、 RFID电子标签的构成 七、 RFID电子标签生产工艺流程 八、 RFID电子标签的分类 8.1工作频率分类 8.2传输协议区分 8.2.1低频通讯协议 8.2.2高频通讯协议 8.2.3超高频通讯协议 8.3电子标签芯片 8.4电子标签常用天线 8.5电子标签读取距离及传输速率 8.6电子标签材质 8.7电子标签使用年限 8.8电子标签封装 8.9电子标签应用 8.10标签尺寸分类 一、RFID电子标签背景RFID（Radio Frequency Identification）标签是一种用于识别和跟踪物体的技术，它包括一个微型芯片和一个天线，可以用来存储和传输数据。RFID技术广泛应用于各个行业，包括零售、物流、医疗保健等领域。 RFID标签的背景可以追溯到二战时期，当时美国军方首次使用这种技术来识别飞机。在随后的几十年中，RFID技术逐渐发展壮大，成为一种重要的自动识别技术。随着技术的不断进步，RFID标签变得更加小型、便宜和可靠，也越来越被广泛应用于各个领域。 RFID标签的背景还包括与其他自动识别技术的比较，如条形码。相比于条形码，RFID标签具有更高的读取速度、更广泛的识别范围和更大的存储容量，可以更好地满足现代物流和零售等领域对于自动识别技术的需求。RFID标签的背景为其在各个行业的应用打下了坚实的基础。 RFID电子标签前景及发展RFID技术具有许多优点，如高效的标识和跟踪能力，使其在多个领域得到广泛应用。因此，RFID标签的前景非常广阔，有望在未来得到进一步发展和普及。 随着物联网技术的快速发展，RFID标签将在物流、仓储、供应链管理、零售、医疗保健、食品安全和农业等领域发挥更大的作用。RFID技术的不断创新和成本的不断降低也将推动其应用范围的扩大。 未来，RFID标签可能会更加智能化，具备更多的功能和应用场景。例如，通过与传感器技术结合，可以实现对物品的实时监测和追踪，提高生产效率和产品质量，保障食品安全，提升用户体验。 总的来说，RFID标签具有巨大的市场潜力和发展空间，未来将继续成为物联网和智能化时代的重要组成部分。 RFID电子标签的需求 货物跟踪和管理：RFID标签可以用于标识和跟踪货物的位置和状态，帮助企业实现库存管理、仓储管理和物流管理等方面的自动化和智能化。物品认证和防伪：RFID标签可以用于对商品进行身份认证，防止假冒伪劣产品的流通，保障消费者的权益。安全监控和追踪：RFID标签可以用于监控和追踪危险化学品、药品、食品等易变质或易失窃的物品，保障公共安全和健康。门禁和工作考勤：RFID标签可以用于实现企业门禁系统和员工考勤系统的自动识别和记录，提高工作效率和安全性。信息采集和交换：RFID标签可以用于在不同设备、系统或场景中进行信息采集和交换，实现数据沟通和共享的无缝连接。 RFID电子标签港口应用需求 货物跟踪：在港口码头使用RFID标签能够实现货物的实时跟踪，提高货物的可视化管理效率，减少货物丢失和误装的风险。装卸作业：通过在货物上粘贴RFID标签，能够实现对货物的自动识别和记录，从而提高装卸作业的效率和准确性，减少人工操作的错误。安全管理：通过在集装箱或货物上安装RFID标签，可以实现货物的安全管理和监控，及时发现异常情况，保障港口码头的安全。信息共享：RFID标签的应用可以实现不同环节和部门的信息共享和协同工作，提高港口码头内部各个环节的协作效率。数据统计和分析：通过RFID标签的在线信息采集和记录，能够实现对货物流向和码头作业情况的数据统计和分析，为港口码头的管理和运营提供重要参考。 RFID电子标签的原理
标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(PassiveTag，无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(Actielag，有源标签或主动标签);解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。 RFID电子标签的构成无源标签基本单元：芯片IC（模拟电路、数字控制、电可擦除可编程只读存储器、（E2PROM）模块）。 线圈/天线：绕制线圈、蚀刻天线、特殊设计金属反射天线板。 RFID电子标签生产工艺流程
流程说明 1.点胶 该流程采用点胶控制器，通过特定针筒在天线基板上特定位置点上胶水，把天线和芯片粘合在一起，并经过高温固化，电性能检测，最终分切成单排并回收成卷状干标签的生产过程。 2.固晶 首先对晶圆中的芯片进行拾取并翻转，然后有拾取头拾取并贴装到天线基板上已点胶的位置，完成对芯片的倒转贴装任务。 3.热压 通过热压头对芯片与天线的连接部位进行加热、加压，使得胶水固化，完成芯片与天线的连接。 4.测试 在收卷之前对粘接好芯片的RFID电子标签进行测试，对不符合要求的标签打上标识。 RFID电子标签的分类 8.1工作频率分类低频（LF）RFID标签 工作频率为125 kHz或134.2 kHz频段。 高频（HF）RFID标签 工作频率为13.56 MHz。 超高频（UHF）RFID标签 工作频率为860-960 MHz。 无源RFID标签 不需要内置电池，通过天线接收射频能量来激活并与读写器通信。 有源RFID标签 内置电池，具有更长的通信距离和更强的信号传输能力。 被动RFID标签 不具有自主能源，通过读写器发送的射频信号来激活并回传信息。 主动RFID标签 内置电源，可以主动发送数据信号。 8.2传输协议区分低频（LF）标签 高频(HF)标签 超高频(UHF)标签 2.4G有源RFID技术 ISO 11784、ISO11785、 ISO18000-2 ISO14443A、ISO14443B、ISO15693 ISO18000-6A、ISO18000-6B、 ISO18000-6C（EPCC1 G2) 自有协议或制定的标准协议 8.2.1低频通讯协议 ISO11784协议、IS011785协议：阅读器以134kHz 频率的50ms未调制波进行传输给附近的标签供电，然后监听125/134 kHz的调频回复。 8.2.2高频通讯协议ISO 14443协议：高安全性、支持数据加密和认证，防冲撞冲突技术、适用于敏感信息场景。通讯距离有限，通信速率较慢。ISO14443支持13.56MHz的智能卡。该标准有两种不兼容的类型，A和 B，一种采用100%深度脉冲调制，另一种使用10%深度开关调制向标签发送命令。类型A使用二叉树遍历来解决标签之间的冲突，而类型B使用时隙Aloha方案。 ISO15693协议：高通信速率和灵活性，适用于快速识别大量标签的场景，安全性相对较低、防冲撞能力较弱。ISO15693也支持13MHz的智能卡，但使用另一种方式来解决上行链路、下行链路和冲突问题。 8.2.3超高频通讯协议ISO18000-6B协议：多标签读取性能一般，不适合大量标签的场景，先读ID号再读数据区，数据读取速度为40kbps；成本较高。 ISO18000-6C协议：适合大量标签读取；先读EPC号码，ID号需通过读取数据方式获取；数据读取速度为40-640kbps；具备多种写保护。 8.3电子标签芯片芯片类型 公司名称 芯片型号 UHF(860-960MHz) Alien Alien-H3、Alien-H4、Alien-EC Impinj M4D、M4E、M4QT、M5、R6、R6P NXP G2IM、G2XM、G2IL、U7、U8 EM EM4124、EM4324、EM4325 HF(13.56MHz) NXP SLI、SLIX、Ultralight、Ntag213/215/216 EM EM4237 复旦 F08 电子标签芯片区别 HF(13.56MHz) 坤锐、华大等其它国产芯片 坤锐基本为大存储容量芯片，如双频（UHF和HF）、温度检测、开短路检测、LED驱动、耐高温、支持EAS防盗等功能；Qstar-5X包含Qstar-53、Qstar-54、Qstar-55、Qstar-56四款，通过User区的大小不同进行区分。 UHF(860-960MHz) Alien H3系列存储大，但读取灵敏度较低，H4\H5读取灵敏度较高； Impinj 整个M4系列均为双端口芯片（可以做双极化标签），避免线极化标签与读写天线极化交叉读不到，或者极化衰减读距近的情况；M4QT芯片的QT功能为独有，分公共和私有数据两种方式，安全性更高。 Impinj芯片更新规律，灵敏度越来越高，芯片尺寸越来越小。 NXP U7系列中Ucode7、Ucode7m为高灵敏度、小内存芯片，则Ucode 7Xm-1K、Ucode 7Xm-2K、Ucode 7Xm+为大内存，灵敏度略低；U8系列为更高灵敏度达到了-23dBm，U9系列灵敏度达到了-24dBm，但存储变小了。 8.4电子标签常用天线序号 天线类型 主要材料 优点 缺点 1 铝蚀刻天线 铝箔+PET或PI 1、成本较低； 2、稳定性好； 蚀刻过程中产生废酸；不环保。 2 铜蚀刻天线 铜箔+PET或PI 1、导电性能比铝天线好； 成本比较高；容易氧化；不环保。 3 银浆印刷天线 银浆+铜版纸或PET 1、可以直接印在纸张或其它材料上，可以满足一些特殊的需求； 成本比较高；稳定性不够好。 8.5电子标签读取距离及传输速率名称 低频（LF）标签 高频(HF)标签 超高频(UHF)标签 2.4G有源RFID技术 识读距离 几厘米到几十厘米 几厘米到一米 几米到数十米 达数百米 读取参数 数据传输速率相对较慢 数据传输速率略快 数据传输速率较快 数据传输速率较快 标签特点 对于金属和液体的穿透能力强，不易受到干扰；单个读取。 对于电磁干扰敏感，但有较好的防冲突能力；可群读可单读。 对标签的数量有较好的扩展性，适用于大规模物品的追踪和管理。 主动发射信号、长距离识别。 8.6电子标签材质
电子标签材质类型 贴纸式RFID标签 通常由面层、芯片和天线层、胶层和下层构成。标签标签的成本低廉，可贴合，可以直接贴到被识别的对象上，而表层则可以印刷文字。 塑料RFID标签 采用特定的工艺与塑料基材(ABS、PVC等)，将芯片与天线封装成不同外形的标签。封装RFID标签的塑料可以采用不同的颜色，封装材料一般都能够耐高温。 玻璃RFID标签 玻璃封装RFID标签将芯片与天线封装在不同形状的玻璃容器内，形成玻璃封装的RFID标签。 抗金属RFID标签 金属RFID标签就是在RFID电子标签的基础上加了一层抗金属材料，这层材料可以避免标签贴在金属物体上面之后失效的情况发生，抗金属材料是一种特殊的防磁性吸波材料封装成的电子标签。 8.7电子标签使用年限电子标签分为两大类，分别为被动式标签、主动式标签。 被动式标签：没有自己的电源，需要通过读写器的电磁场来激活并进行通讯。这种标签通常由铜线、铝箔、塑料等材料组成。 主动式标签：具有自己的电源，可以主动向读写器发送信号。 标签使用年限 被动式标签 使用寿命一般在3-5年左右。 主动式标签 通常使用寿命更长可以达到10年以上。 8.8电子标签封装电子标签按封装分类可分为卡片类封装方式、标签类封装方式、异性类封装方式三大类。 其中卡片类封装方式又分为层压式和胶合式；标签类封装方式分为粘贴式和吊牌式；异性类封装方式分为金属表面设置型、腕带型、动、植物使用型 。 标签封装方式 卡片类封装方式 层压式： 有熔压和封压两种类型。熔压是由中心层的INLAY 片材和上下两片PVC 材加温加压制作而成。P V C 材料与I N L A Y 熔合后经冲切成如ISO7816 所规定的尺寸大小。当芯片采用Transponder时芯片凸起在天线平面之上(天线厚0.01～0.03mm),可以采用另一种层压方式,即封压。此时,基材通常为PET或纸,芯片厚度通常为0.20～0.38mm,制卡封装时仅将PVC 在天线周边封合,不是熔合,芯片部位不受挤压,可以避免出现芯片被压碎。 胶合式：它采用纸或其他材料通过冷胶的方式使Transponder 上下材料胶合成一体,再模切成各种尺寸的卡片。 标签类封装方式 粘贴式：它所制造出的成品可制成为人工或贴标机揭取的卷标形式,是实际应用中最多的主流产品。如航空用行李标签, 托盘用标签等 吊牌式：对应于服装、物品采用吊牌类产品, 它的特点是尺寸紧凑, 可以回收. 异性类封装方式 金属表面设置型：很多电子标签在不同程度上会受到金属的影响而不能正常工作。这种类型的标签经过特殊处理,可以用在在金属上并可以读写。 腕带型：可以一次性(如医用)或重复使用(如游乐场)。 动、植物使用型：封装形式可以是注射式玻璃管、悬挂式耳标、套扣式脚环等。 8.9电子标签应用低频标签（125KHz） 高频标签（13.56MHz） 超高频标签（915MHz） 2.4G标签 5.8G标签 宠物标签； 低频猪耳标； 地埋探测标签； 低频钥匙卡； 低频食堂饭卡； 人员卡身份卡； NFC防伪标签； 图书管理标签； 手环腕带标签； 洗涤标签； 防伪溯源标签； 宠物标签； 海关集装箱标签； 仓储管理电子标签； 零售电子标签； 电力巡检标签； 货车车险标签； 人员定位标签； 冷链温度标签； 校讯通标签； 电动车防盗标签； 早期车辆识别标签； 监狱犯人手腕带； ETC识别标签； 人员精准定位标签； 矿井人员定位； 8.10电子标签尺寸及适应环境名称 低频（LF）标签 高频(HF)标签 超高频(UHF)标签 2.4G有源RFID技术 成本 相对较低 相对较高 相对较低 相对较高 RFID标签尺寸 标签名称 尺寸 使用温度 图片 价格 PVC白卡（ISO18000-6B、6C） 8.6cm*5.3cm*1.05mm （-40℃到+85℃）；相对湿度95%
超高频PVC:0.75元； 纸质防拆标签（ISO18000-6B） 8.55cm*5.4cm （-40℃到+50℃）；相对湿度10到95%
超高频:1.4元； 陶瓷标签（ISO18000-6B、6C） 9.2cm*2.4cm或8.6cm*5.3cm*1.05mm或1.6cm*7.4cm*0.3mm （-20℃到+85℃）；相对湿度95%
超高频陶瓷:20元； 纸质标签（ISO18000-6B） 7.6cm*4.8cm （-20℃到+85℃）；相对湿度95%
超高频:0.38元； Alien不干胶电子标签（ISO18000-6C） 8.98cm*1.17cm （-25℃到+50℃）；相对湿度10到95% 超高频:0.4元； 超高频水洗标签 90X40X2.2mm, 52*12mm(±0.5mm), 101*26mm(±0.5mm) 环境温度（-40℃到200℃） 超高频:1.1元； 耐高温抗金属标签 20*19*3mm, 60*19*5mm, 30*5*1mm 环境温度（-30℃到300℃） 超高频:15元； 小巧型电子标签（例如3515） 35mm*15mm 较大型电子标签（例如5815） 58mm*15mm 窄型电子标签（例如7010） 75mm*10mm 其它规格电子标签 12.31mm*98.18mm、105mm*25mm、94.8mm*8.2mm RFID智能芯片参数表附录1
原创不易，请多多支持！ |
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