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RFID读写器五大问题以及如何避免它们

来源: 发布时间:2022-04-01 7922 次浏览

在CISC,我们知道设计和使用一个RFID读写器也会面临巨大的挑战。以下是我们在20多年来为客户提供RFID设计服务和测试解决方案以及成为最常见的国际标准化组织的成员中发现的最常见的痛点。

 

1.      读写器灵敏度

RFID标签的范围限制问题已经成为过去。当今更先进的标签只需要很少的能源,而且可以在20米以上的范围内供电。要实现这些范围,读写器需要能够从更远的标签接收到哪怕是微弱的信号。业界已经看到了标签灵敏度的提高,因此RAIN RFID应用已经成为返回链接的限制。这意味着由于弱反向散射范围,读写器无法听到标签回答,这是部署失败的主要原因之一。因此,在许多成功的RFID项目中,读写器的灵敏度是关键任务。为了克服这一挑战,提高读写器的准确性和读取率,新一代的读写器需要高度敏感,并能够应对标签参数的变化,如反向散射链接频率(BLF)的容忍度,以及系统参数的变化,如相移。

 

2.      缺乏读写器规范性

RAIN RFID读写器必须符合ISO和GS1标准以及无线电规则等。对现有标准的读写器进行预测试不仅困难,而且是一个漫长而耗时的过程。实际上,只有部分测试是通过合理的有效完成的。工程团队与时间压力、缺乏自动化,或者仅仅是关于规范性测试所需标准的知识进行斗争。这很容易导致读写器的测试覆盖率不足。为了使市场上所有的读写器基于Gen2协议定义的值更具可比性,同时提高RFID部署的性能,链路时序、物理层和射频包络参数的测量是必不可少的。

 

3.      读写器的差距

“Reader Gap”一词最早出现在2017年,当时新一代的RAIN RFID标签芯片的读取范围超过了20米。虽然这引起了系统设计师的极大热情,但很快就出现了一个缺点,即所实现的总体范围通常远远低于此。由于读写器接收器性能较低,“读写器差距”决定了RAIN RFID系统的工作范围损失。工作范围是在应用中可以达到的实际范围或距离。从读写器到标签的前向链路的最小距离由更大发射功率决定,通常受无线电规则的限制,以及标签的最小运行功率Pmin。而从读写器到标签的返回链路是由标签反向散射功率Pback和读写器接收灵敏度决定的。为了在标签和读写器之间搭建桥梁,读写器的接收灵敏度是一个重要的参数,它取决于信号相位、频率(BLF)和天线增益等值。经常发生的6db的变化意味着损失一半的范围。


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图1 显示了使用高端门式读写器(灵敏度为-85 dBm)、常规固定读写器(灵敏度为-75 dBm)和经常使用手持低成本读写器(灵敏度仅为-65 dBm)时的操作范围。这些数值从25米、12米到6米以下的自由空间,在恶劣的环境下更低。这种工作范围的差距是由读写器引起的,因此也称为读写器差距。


4.  丢失协议的速度

理解和正确使用RAIN RFID空中接口协议即ISO/IEC18000-63和GS1 UHF EPC Gen2,以及它的所有命令和参数,对于高速到达读写器和成功的RFID应用是必不可少的。部署RAIN RFID系统时,请阅读这篇来自RFID联盟的关于空中接口和协议考虑的有趣白皮书。根据RAIN联盟的数据,到2021年,市场上的标签数量达到280亿,这些标签需要先进的空中接口处理,以有效读取应用中所需的标签。例如,读RAIN行李标签需要5毫秒左右,然而,如果箱子包含五双嵌入RAIN标签的鞋、一打新的服装、一个会议胸牌和更多的东西,然后一个手提箱移动1米而不是5厘米在传送带上,直到它被识别。基于这个原因,对空中接口通信的理解、选择正确的协议参数和利用协议的软件例程是实现成功应用的关键。嗅探工具可以显示关于数据内容(如IATA baggage AFI 0xC1)的过滤指令(如Select和Query)是否在空中接口中正确应用和使用。


5.   读取率

人们通常对读取率抱有强烈期望。达到的效果取决于选择正确的标签和读写器、标签放置、读写器天线、环境参数,但也取决于应用的优先级。是优先识别所有的标签,还是可以错过一些标签,会明显更快呢?为此,重要的是要理解碰撞仲裁是如何动作的,以及标签是否由于微弱信号而读不到。在确保使用多个读写器的干扰更少的同时,保持对读写器发射功率的最小射频能量的关注。测试是实现高读取率的另一个关键因素。CISC RFID Xplorer及其Sniffer和分析功能将帮助您更深入地分析标签到读写器的通信来进行调试,并了解环境中哪些标签没有响应。