RFID超高頻的電波特性
      超高頻波段RFID系統(tǒng)主要工作在幾百兆赫到幾吉赫茲之間, 可以實(shí)現(xiàn)物品信息遠(yuǎn)程違。 可以識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)的物體, 并可以同時(shí)識(shí)別多個(gè)目標(biāo)。微波RFID系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的主要頻段也是目前RFID 技術(shù)關(guān)注的焦點(diǎn)頻段。
RFID超高頻的工作原理
      超高頻RFID是電磁反向散射的識(shí)別系統(tǒng), 采用雷達(dá)原理模型, 發(fā)射出去的電磁波碰到目標(biāo)后 反射, 同時(shí)攜帶目標(biāo)的信息返回。微波 RFID 的工作波長(zhǎng)較短, 電子標(biāo)簽基本都處于讀寫器天線的遠(yuǎn)區(qū), 電子標(biāo)簽獲得的是讀寫器的輻射信號(hào)和輻射能量。微波電子標(biāo)簽分為有源標(biāo)簽與無源標(biāo)簽兩類, 電子標(biāo)簽接收讀寫器天線的輻射場(chǎng), RFID讀寫器天線的輻射場(chǎng)為無源電子標(biāo)簽提供射頻能量。或?qū)⒂性措娮訕?biāo)簽喚醒。RFID超高頻系統(tǒng)的閱讀距離一般大于1m, 典型情況為4m~7m, 最大可達(dá)10m以上。
    RFID超高頻是視距傳播, 電波傳播有直射、反射、繞射和散射等多種方式, 并符合菲濕耳區(qū)原理; 微波 RFID 電波傳播有傳輸損耗, 在射入有耗媒質(zhì)時(shí)還會(huì)出現(xiàn)衰減現(xiàn)象。上述特性均會(huì)影響電子標(biāo)簽與讀寫器之間的工作狀況。
(1)電波在空氣中的傳輸損耗。
      空氣是理想介質(zhì), 空氣是不會(huì)吸收電磁波能量的。電波在空氣中的傳輸損耗, 是指天線摘知的電磁波在傳播過程中, 隨著傳播距離的增大, 能量的自然擴(kuò)散而引起的損耗, 它反映了球圓波的擴(kuò)散損耗。自由空間的傳輸損耗為

                                                         Lbf=32. 45+20lgf(MHz)+201gd(km)dB
      其中, d為電波傳播距離, 為工作頻率, 入為工作波長(zhǎng)。對(duì)網(wǎng)空
      可以看出, 電波傳播的距離越長(zhǎng), 或電波的工作頻率越高, 自由空間的傳輸損耗越大。當(dāng)電子標(biāo)簽與RFID讀寫器的距離增加一倍, 或RFID系統(tǒng)的工作頻率提高一倍時(shí), 自由空間的傳輸損耗都分別增加6dB。當(dāng)工作頻率分別為900 MHz、2. 4 GHz和5. 8GHz, RFID讀寫器與電子標(biāo)簽的距離分
別為1m~10m時(shí), 自由空間的傳輸損耗見表

(2)直射、反射、繞射和散射。
     當(dāng)有障礙物(包括地面)時(shí), RFID電波傳播存在直射、反射、繞射和散射等多種情況, 這幾種情況是在不同傳播環(huán)境下產(chǎn)生的。總的來說, 微波 RFID希望收發(fā)天線之間沒有障礙物。RFID在433MHz和800/900 MHz頻段時(shí), 電波的繞射能力較強(qiáng), 障礙物對(duì)電波傳播的影響較小; RFID在2. 45 GHz和5. 8 GHz時(shí), 障礙物對(duì)電波傳播的影響較大, 收發(fā)天線直線之間最好沒有障礙物。
①直射。
   直射是指電磁波在自由空間傳播, 沒有任何障待物。
② 反射。
    反射是由障礙物產(chǎn)生的, 當(dāng)障礙物的幾何尺寸遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)時(shí), 電磁波不能繞過該物體, 在該物體表面發(fā)生反射。當(dāng)反射發(fā)生時(shí), 一部分能量被反射回來, 另一部分能量透射到障礙物內(nèi), 反射系數(shù)與障礙物的電特性和物理結(jié)構(gòu)有關(guān)。
③繞射。
   繞射也是由障礙物產(chǎn)生的, 電波繞過傳播路徑上障礙物的現(xiàn)象稱為繞射。當(dāng)障礙物的尺寸與波長(zhǎng)相近, 且障礙物有光滑邊緣時(shí), 電磁波可以從該物體的邊緣繞射過去。電磁波的繞射能力與電波相對(duì)于障礙物的尺寸有關(guān), 波長(zhǎng)比障礙物尺寸越大, 繞射能力越強(qiáng)。
④ 散射。
    散射也與障礙物相關(guān), 當(dāng)障礙物的尺寸或障礙物的起伏小于波長(zhǎng), 電波傳播的過程中遇到數(shù)量較大的障礙物時(shí), 電磁波發(fā)生散射。散射經(jīng)常發(fā)生在粗糙表面、小物體或其他不規(guī)則物體的表面。
(3)視距傳播與菲涅耳區(qū)。
    在超高頻波段, 由于頻率很高, 無線電波利用視距傳播的方式工作。視距傳播時(shí), 收發(fā)天線之間傳播的信號(hào)并非只占用收發(fā)天線之間的直線區(qū)域, 而是占用一個(gè)較大的區(qū)域, 這個(gè)區(qū)域可以用菲涅耳區(qū)來表示。

    若T點(diǎn)為發(fā)射天線, R點(diǎn)為接收天線, 菲涅耳區(qū)是以T點(diǎn)和R點(diǎn)為焦點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)橢球面所句會(huì)的空間區(qū)域。為了獲得自由空間的傳播條件, 只要保證在一定的區(qū)域內(nèi)沒有障礙物就可以了, 這個(gè)區(qū)域稱為最小菲涅耳區(qū)。最小菲涅耳區(qū)是一個(gè)橢球區(qū)域, 它的大小用最小菲涅爾半徑表示。最小菲涅耳區(qū)半徑為 
                                                                  F0=0. 577（RD1D2/D)
     其中, d=d, +d, 為收發(fā)天線之間的距離。
     可以看出, 當(dāng)收發(fā)天線之間的距離一定時(shí), 波長(zhǎng)越短, 最小菲涅爾半徑越小, 菲涅爾橢球的區(qū)域越細(xì)長(zhǎng), 最后退化為一條直線, 這就是認(rèn)為光的傳播路徑是直線的原因。
     RFID在433 MHz和 800/900 MHz頻段時(shí), 工作波長(zhǎng)較長(zhǎng), 最小菲涅爾半徑較大, 所以電波的繞射能力較強(qiáng), 障礙物對(duì)電波傳播的影響較小;RFID在2. 45 GHz和5. 8 GHz時(shí), 工作波長(zhǎng)較短, 最小菲涅爾半徑較小, 所以障礙物對(duì)電波傳播的影響較大, 收發(fā)天線直線之間最好沒有障礙物。
(4)電磁波的損耗。
    當(dāng)電波在有耗媒質(zhì)中傳播時(shí), 媒質(zhì)的電導(dǎo)率大于零, 媒質(zhì)會(huì)損耗能量。在RFID環(huán)境中, 若媒質(zhì)的電導(dǎo)率越大、RFID的工作頻率越高, 電波衰減就越大。
①當(dāng)電波傳播遇到潮濕媒質(zhì)時(shí), 如潮濕木材, 電波將出現(xiàn)損耗;
② 當(dāng)電波傳播遇到水時(shí), 如水產(chǎn)品, 電波將出現(xiàn)損耗;
③ 當(dāng)電波傳播遇到有機(jī)物質(zhì)時(shí), 如各種動(dòng)物, 電波將出現(xiàn)損耗;
④ 當(dāng)電波傳播遇到金屬時(shí), 如銅、鋁、鐵, 電波將出現(xiàn)非常大的損耗。