意聯謝建新：超高頻無源RFID標簽設計選擇

　　【編者按】由國家金卡工程協調領導小組辦公室主辦，國家金卡工程物聯網應用聯盟、中國RFID產業聯盟共同承辦的“2013中國國際物聯網博覽會”于2013年6月4-6日在北京展覽館隆重舉行。RFID中國網作為本屆博覽會指定官方網站，對博覽會論壇的精彩內容進行了編輯整理。本文是根據美國意聯科技有限公司全球副總裁、中國區總經理謝建新在物聯網技術發展趨勢專題論壇上的演講整理而成，供業界朋友分享。

　　謝建新：各位來賓大家下午好!我今天演講的題目是“超高頻無源標簽設計的科學藝術及選擇”。

　　我們聽了很多關于物聯網、云計算、大數據的內容，假設這些是100層的高樓大廈的話，那么我今天講的是地下一層、地下二層的東西。如果我們要有一個很好的未來，我們就要把基礎打好，我們怎么用最有效和準確的方式為未來的大平臺做好支撐，這是意聯科技一直專注的方向。

　　2012年全世界消耗標簽的量有23億，我們在這里面占有相當大的份額，到目前為止我們依然是沃爾瑪最大的供應商，很高興在這里把意聯科技的成功經驗和大家有一個交流。大家可以看到現在有很多的標簽，但是不是每一個標簽都是一樣，我今天想用一個淺顯的方式給大家做一個介紹，讓我們在實際工作中可以做到位，為將來的數據采集做一個貢獻。

　　RFID可以減少勞力，提高自動化的水平，但為產品找到適合的RFID標簽往往很費力。沃爾瑪從2003年到現在一直在不斷推進。沃爾瑪委托了一所美國大學成立了RFID的實驗室，根據不同的應用做一個測試，針對全世界所有的標簽供應商提出來的產品根據應用環境需求做測試，當他認可的標簽，比如牛仔褲的，什么樣的標簽適合貼在牛仔褲上，這些都是經過大量的時間和投入最后得出一個很簡單的結論。最后讓我們的終端用戶可以很快很準確的得到成果。但誰付了代價，是沃爾瑪付出了代價。我們在選擇和設計的時候必須要從這些基本的需求開始，最后才能保證項目是一個成功的項目。

　　絕對不是每一個標簽都是一樣的，原因在哪里?今天RFID不斷的取代條碼在數據采集上扮演的角色。 RFID的優勢是不需要看到這個東西，通過電子波掃描就可以知道里面有哪些信息，另外RFID可以很快速的讀這個東西，而條碼無法做到。從零售來看RFID可以實現一個群讀的功能，比如一個箱子里面有100件毛衣，RFID可以都讀出來，而條碼無法做到。RFID絕對是一個條碼的升級版，這個時候我們就要了解RFID絕對不是一個編碼。RFID新技術進入國內的時候，我想很多的領導都會問這個歸誰管，我覺得這個東西是一個典型的IT產品，里面有半導體的芯片，有天線，最后成了一個儲存編碼的東西。這里面有很深的技術含量，是一個具有半導體芯片的產品。

　　在選擇這么一個重要的IT產品的時候，我們必須要考慮到幾點，將來這個產品的質量穩定性和可靠性，而絕對不是一個價格的問題。往往一分錢一分貨，你要考慮到整個標簽應用的環境以及它具備哪些要求和性能，需要快還是慢，是在一個潮濕的環境還是一個干燥的環境，本身的數據傳輸，芯片本身是一個無源的技術。你必須要考慮到這些東西用什么方式傳達出來。 另外選擇標簽的時候你要考慮到標簽的天線設計伙伴，絕對不是哪一個人知道設計天線就可以把產品設計的很到位。在RFID標簽里面要考慮到到底用哪一個芯片可以滿足你的需求。如果你都考慮到必然會減少你未來應用中的麻煩。

　　條碼是一個單向通信，而RFID是一個雙向射頻通信技術。RFID的超高頻一共有三種類型，一個是無源超高頻，其成本很低廉。有人就會問什么叫做很低廉?從投資回報來看買方自己心里有數。很多世界五百強的客戶對芯片的價格都可以承受，他們更關注如何能解決問題。還有一個是有源半主動標簽，它需要電池供應能量，半主動是什么概念?一般是休眠的狀況，它需要一個信號去激活它。激活之后可以省電，另外相對距離比較遠。最后一個是有源的，本身有電源，缺點是耗電，優點是數據可以傳輸很遠。在應用選擇上這是一個需求，你讀取的距離是幾米，幾十米，幾百米，電池的電量是否是你應用的關鍵，這些都是我們將來要考慮的。

　　實際上你可以看到把小小的意聯科技的芯片和天線結合在一起就成了RFID。本身RFID的工作原理很簡單，有天線，有芯片，還有一個反向散射器。RFID讀寫器的功能是給RFID提供一個能量，當這個能量傳遞給芯片的時候，芯片就會開啟一些邏輯電路，把唯一的ID號以及內存的信息再傳輸回來，這樣一個反復的交互就是RFID非常簡單的工作原理。

　　接下來就進入到我們談的重點了，一個標簽在項目實施過程中會遇到各種層面的問題。這樣一個標簽通過無線電波傳輸遇到的一個挑戰是可以接收到多少能量，如果這個能量非常微弱的話就像你在高原爬山時“缺氧”一樣，所以你必須要給他一個充足的能量讓他正常工作。電磁波里面不僅僅是能量，還有一個讀寫信號，這里面帶一個調制指令，找需要交流的標簽，里面的芯片在接受能量的同時要對讀寫信號有一個解析。最后再用同樣的方式把能量傳輸回來。

　　看這個圖，中間的環叫做LC線圈，這個天線的線形叫做9640，今天所有的RFID設計都是從這個天線里面得到的啟發，看到了意聯科技的產品才知道RFID的天線是這樣設計的。大家可以看很多的標簽長的都很像，就是一個原因。

　　另外今天已經是一個全球的經濟模式，不僅僅是在中國的應用。很多廠商的客戶是在歐洲或者美國，一個產品的流動可能會面臨發到美國、歐洲或者日本。在每一個國家都有自己不同的頻段，這是沒有辦法的，每一個國家的頻寬都有不同，中國現在的頻寬是840到844，920到924，這是一個很有智慧的設置。無論如何今天全球頻率覆蓋非常寬廣，從840到996。如圖有兩個標簽，他們有一個很明確的差別就是中間比較寬，剛剛我們講到了天線的組成有兩部分，一個是LC路，一個是原廠的天線，為什么會有這么一個區別，上面的是針對北美、中國、日本，下面的頻寬是針對歐洲，不是所有的標簽都是一樣的，看起來一樣，其實里面還有不一樣的地方。

　　在應用層面我們必須要考慮到一個讀寫器和一個標簽是讀寫器和標簽互相的傳輸和接受，所謂RF有兩類，一個是RF透波，即使這個東西擋在中間，本身的特質RF是可以穿透的。還有一個是不透波，根本無法穿透。可想而知，一個讀寫器發射到一個不透波，本身的應用中背后是沒有能量，在實際過程中我們要怎么解決。

　　還有一個是標簽你要放在什么地方，到底是放在白酒上，還是豬耳朵上等等。比如標簽貼在導電介質上，這上面有一個短路，就沒有電壓的差異。這相當于你把一個RFID的標簽放在金屬表面，電壓差值是零，就沒有辦法產生能量和接收能量。

　　接下來我們進入到藝術的部分。其組成有兩個部分，一個是朝下的曲線，我們稱之為一個開啟電壓的底線，怎么樣把RFID里面的信息讀取出來。還有一個反向背射的圖形，這樣一個圖形就是為了你看到標簽的性能是處于什么樣的一個水平。豎的這個線就是頻點，假設這個標簽大量在中國應用的話，你必須考慮你的頻點是922.5這樣一個位置。我想很多人對股票都很熟，大家看到這個曲線越高越好，底下的開啟是越低越好，為什么有的標簽可以讀五米，為什么有的標簽可以讀十米，因為靈敏度很好。

　　我們剛剛講到天線有兩部分組成，一個是LC路，一個是原廠天線。左邊這個突點基本上是LC路來決定的，右邊的突點是由原廠天線來決定的，由此你就可以根據自己的需求做一個改變。

　　我在上面講到標簽的性能是在空氣中做一個測量，當你把這個標簽貼到某一個物體上的時候，由于貼上去之后這個圖或寬或窄，或低或高，所以識別方式會有一個改變。當這個標簽在空氣中的時候這個圖是朝右的，這就是我們今天很多的標簽你在選擇的時候沒有問題，但你在應用的時候出現了問題，這就是我們開始沒有考慮應用的場景和需求。你貼在玻璃上、木頭上、金屬上是不一樣。假設我貼在木頭上中心頻點必然和貼在玻璃上是不一樣的。所以我們在談項目的時候不要給他講我要一個標簽，應該給你講我需要一個標簽可以在50公里下在3米的范圍內可以讀取100個信息。

　　意聯科技在整個天線設計的投入上相當相當多，這里給大家介紹的就是意聯科技天線設計的一個技巧。從開始天線的阻抗匹配，怎么校驗天線等等，我們就是通過這個圖來校正，通過這樣一個循環，最后我們保證出來的產品是可以符合應用需求。而且在整個頻段以及能量上不會有問題，這也是意聯科技的標簽可以被業界認可的原因。

　　一個最佳的標簽設計必須考慮到IC的參數、天線的參數、天線RF的要求，天線外形的要求以及標簽的應用環境。如果天線你把它想成一個球的話，一邊壓一邊就會突起來，兩邊一起壓的話中間會突出來，怎么調整可要多下工夫。

　　我們為什么可以把這個工作做好，因為我們是全世界唯一一家RFID芯片供應商，我們自己做標簽的生產，我們有芯片的生產，有讀寫器的產品，通過這種共生的關系我們知道一個天線怎么設計。我們擁有芯片，自己設計天線，我們的產品可以滿足需求。全世界只有意聯科技具備這個能力，今天和大家分享一下我們是尋求一個開放行業的發展，不會受限于一個封閉的環境，我想基礎打好了，將來的平臺發展會越來越好。謝謝!