物联网RFID使用的频率及电子波工作特点- 第4章

1、物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版） 物联网物联网-射频识别（射频识别（RFID）核心技术详解）核心技术详解2010年出版年出版。本书第本书第1版版2011年年11月荣获陕西省普通高等学校优秀教材一等奖。月荣获陕西省普通高等学校优秀教材一等奖。2012年年12月修订出版月修订出版第第2版。版

2、。2013年年2月月荣荣获获陕西省高等教育教学成果陕西省高等教育教学成果二等二等奖奖。 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）第第4章章 RFID使用的频率及电磁波的工作特点使用的频率及电磁波的工作特点点击此处结束放映点击此处结束放映 频率范围频率范围4.1RFID的工作波长的工作波长4.2电波传播的电参数电波传播的电参数4.3低频和高频低频和高频RFID电磁场的特性电磁场的特性4.4微波微波RFID电磁波的特性电磁波的特性4.5物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解

3、（第）核心技术详解（第2 2版）版）点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版） 频率范围频率范围4.1点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）4.1.1 频谱的划分频谱的划分无线电频率可供使用的范围是有限的，频谱被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，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。而需要仔细地计划加以利用。频谱的分配是

4、指将频率根据不同的业务加以分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。配，以避免频率使用方面的混乱。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）4.1.2 无线电业务种类无线电业务种类 （1）广播业务）广播业

5、务（2）定点通信业务）定点通信业务（3）移动通信业务）移动通信业务（4）无线电导航业务）无线电导航业务（5）无线电定位业务）无线电定位业务（6）空间通信业务）空间通信业务（8）气象业务）气象业务（9）标准频率业务）标准频率业务（10）授时信号业务）授时信号业务（11）业余无线电业务）业余无线电业务（12）工业、科学和医用频率）工业、科学和医用频率点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）4.1.3 ISM频段频段ISM频段（频段（Industrial Scientific Medical Band）主

6、要是）主要是开放给工业、科学和医用三个主要机构使用的频段。开放给工业、科学和医用三个主要机构使用的频段。ISM频频段属于无许可（段属于无许可（Free License）频段，使用者无需许可证，）频段，使用者无需许可证，没有所谓使用授权的限制。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，因而对其它服务造成干扰和影响，因而RFID系统通常只能使用特系统通常只能使用特别为工业、科学和医疗应用而保留的别为工业、科学和医疗应用而保留的ISM频率。频率。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识

7、别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）1. 频率频率6.78MHz2. 频率频率13.56MHz3. 频率频率27.125MHz4.频率频率40.680MHz5. 频率频率433.920MHz6. 频率频率869.0MHz7. 频率频率915.0MHz8. 频率频率2.45GHz点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）9. 频率频率5.8GHz10.频率频率24.125GHz11.频率频率60GHz 12.其它频率的应用其它频率的应用 135KHz以下的频率

8、范围没有作为以下的频率范围没有作为ISM频率保频率保留，留，135KHz以下的整个频率范围以下的整个频率范围RFID也是可用的。也是可用的。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）4.1.4 RFID使用的频段使用的频段射频识别（射频识别（RFID）产生并辐射电磁波，但是）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，因此成干扰，因此RFID系统通常使用为工业、科学和医疗特系统通常使用为工业、科学和医疗特别保留的

9、别保留的ISM频段。读写器和电子标签之间射频信号的频段。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。理也不同。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）点击此处结束放映点击此处结束放映1. RFID电感耦合方式使用的频率电感耦合方式使用的频率物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核

10、心技术详解（第2 2版）版） RFID电感耦合方式使用的频率电感耦合方式使用的频率主要为主要为13.56MHz。除此之外，除此之外，RFID也采用也采用0135kHz之间的频率。之间的频率。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）点击此处结束放映点击此处结束放映2. RFID电磁反向散射方式使用的频率电磁反向散射方式使用的频率物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）RFID电磁反向散射方式使用的频率电磁反向散射方式使用的频率主要为主要为

11、ISM频段频段的的433.92MHz、869.0MHz、915.0MHz、2.45GMHz、5.8GHz等。等。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）3.我国我国800/900MHz频段射频识别频段射频识别(RFID)技术应用规定技术应用规定(试行试行)我国信息产业部我国信息产业部2007年年4月月20日制定了日制定了800/900MHz频段频段RFID技术应用试行规定（信部无技术应用试行规定（信部无2007205号）。号）。800/900MHz频段频段RFID技术的具体使用频率为技术的具体使用频

12、率为840-845MHz和和920-925MHz，该频段的，该频段的RFID技术无线电发射设备按微技术无线电发射设备按微功率（短距离）无线电设备管理，设备投入使用前，须获功率（短距离）无线电设备管理，设备投入使用前，须获得信息产业部核发的无线电发射设备型号核准证。得信息产业部核发的无线电发射设备型号核准证。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版） RFID的工作波长的工作波长4.2点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（

13、第2 2版）版）4.2 RFID的工作波长的工作波长不同频率的电磁波所对应的波长不同，其传播方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、高频和微式和工作特点也各不相同，本节将介绍低频、高频和微波时波时RFID的工作波长。的工作波长。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）4.2.1电磁波的速度电磁波的速度1.自由空间中自由空间中在自由空间中，电磁波的速度为在自由空间中，电磁波的速度为 (4.1)(4.1)m/s 8001031cv点击此处结束放映点击此处结束放

14、映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）2.无耗介质无耗介质中中在无耗介质中，电磁波的速度为在无耗介质中，电磁波的速度为 (4.3)(4.3)rrrrcv1100点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）3.有有耗介质耗介质中中在在有有耗介质中，电磁波的速度为耗介质中，电磁波的速度为 (4.3)(4.3)表示媒质有导电性，也即媒质有耗。在这种表示媒质有导电性，也即媒质有耗。在这种RFID的识别的识别环境中，电子标签处于有机组织或含水物质

15、的环境中，环境中，电子标签处于有机组织或含水物质的环境中，例如电子标签处在动物、潮湿木材或水产品环境中。例如电子标签处在动物、潮湿木材或水产品环境中。v点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）4.2.2电磁波的电磁波的工作波长工作波长电磁波的速度还可以表示为电磁波的速度还可以表示为 (4.6)(4.6)可以看出，工作频率越高，工作波长越短。可以看出，工作频率越高，工作波长越短。fv 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解

16、（第2 2版）版）点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）电波传播的电参数电波传播的电参数4.3点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）

17、点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）低频和高频低频和高频RFID电磁场的特性电磁场的特性4.

18、4点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）低频和高频低频和高频RFID系统基本上都采用电感耦合识系统基本上都采用电感耦合识别方式。低频和高频别方式。低频和高频RFID电子标签与读写器的距离很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，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。两个线圈之间的作用可以理解为变压器的耦合。点击此处结束放映点

19、击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）微波微波RFID电磁波的特性电磁波的特性4.5点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）4.5.1自由空间的传输损耗自由空间的传输损耗自由空间是不会吸收电磁能量的。自由空间的传自由空间是不会吸收电磁能量的。自由空间的传输损耗，是指天线辐射的电磁波在传播过程中，随着传输损耗，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，它反映播距离的增大，能量的自然扩

20、散而引起的损耗，它反映了球面波的扩散损耗。自由空间的传输损耗为了球面波的扩散损耗。自由空间的传输损耗为 (4.1)(4.1)dBKmMHz)(lg20)(lg2045.32dfLbf点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）4.5.2视距传播与菲涅耳区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。实际上，收发天线之间电波传播所经历的空间，方式。实

21、际上，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域称为传播主区，传播主区可以用菲涅尔区的概念来表示。示。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）若若T点为发射天线，点为发射天线，R点为接收天线，以点为接收天线，以T点和点和R点点为焦

22、点的旋转椭球面所包含的空间区域，称为菲涅耳区。为焦点的旋转椭球面所包含的空间区域，称为菲涅耳区。若菲涅尔半径不同，菲涅尔区的大小也不同。菲涅尔区若菲涅尔半径不同，菲涅尔区的大小也不同。菲涅尔区有无数多个，分为最小菲涅尔、第一菲涅尔区、第二菲有无数多个，分为最小菲涅尔、第一菲涅尔区、第二菲涅尔区等等。涅尔区等等。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）为了获得自由空间的传播条件，只要保证在一定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的菲涅耳区域内满足“自由空间的条件自由空间的条件”

23、就可以了，这就可以了，这个区域称为最小菲涅耳区。最小菲涅耳区半径为个区域称为最小菲涅耳区。最小菲涅耳区半径为当第一菲涅耳区内满足当第一菲涅耳区内满足“自由空间的条件自由空间的条件”，并，并且收发天线只利用第一菲涅耳区传播电磁波，接收天线且收发天线只利用第一菲涅耳区传播电磁波，接收天线得到的辐射场为自由空间的得到的辐射场为自由空间的2倍。第一菲涅耳区半径为倍。第一菲涅耳区半径为点击此处结束放映点击此处结束放映dddF211dddF210577. 0物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）4.5.3 RFID电磁波的传播机制电磁波的传

24、播机制1 直射、反射、绕射和散射直射、反射、绕射和散射当有障碍物（包括地面）时，当有障碍物（包括地面）时，RFID电波传播存在电波传播存在直射、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。不同传播环境下产生的。（1）直射）直射（2）反射）反射（3）绕射）绕射（4）散射）散射点击此处结束放映点击此处结束放映物联网物联网- -射频识别（射频识别（RFIDRFID）核心技术详解（第）核心技术详解（第2 2版）版）2. RFID电磁波的传播电磁波的传播总的来说，微波总的来说，微波RFID希望收发天线之间没有障碍希望收发天线之间没有障碍物，提供电磁波物，提供电磁波视距传播视距传播的环境。微波的环境。微波RFID的频率主要的频率主要包括包括433MHz、800/900MHz、245GHz或或58GHz，其，其中中433MHz和和800/900MHz频段电波的绕射能力较强，障频段电波的绕射能力较强，障碍物对电波传播的影响较小；碍物对电波传播的影响较小；2.45GHz和和5.8GHz电磁波的电磁波的波长较短，收发天线直线之间最好没有障碍物波长较短，收发天线直线之间最好没有障碍物。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网