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為什麼超高頻RFID電子標籤在設計與開發階段,需要進行寬頻標籤性能測試?


RAIN (UHF) RFID讀寫器運作的頻率是受政府法規限制,而且每一個國家的運作頻率也不同 (請參閱GS1 Global文件),另一項UHF RFID應用的挑戰就是讀寫器的工作頻率是窄頻,譬如在台灣允許的運作頻段是922MHz-928MHz。當我們在評估UHF標籤的性能時,如果僅關注在讀寫器頻段時,這將會誤導我們判斷UHF標籤真正的性能。我曾在幾個大型的RFID項目中看到,現場應用下的標籤性能與預期的標籤性能有很大的差異,因此導致項目的延遲和嚴重的財務損失,追究原因發現,這些失敗的應用項目,往往在選購或開發電子標籤時並未對標籤的寬頻性能進行測試和驗證,以致無法掌控RFID標籤在應用時的性能。


電子標籤頻率飄移是最大的挑戰 RFID Tag Detuning as a Challenge

典型的UHF RFID標籤基本上是可在寬頻帶下 (860MHz-960MHz)運作的,然而實際標籤的性能還是依據讀寫器的運作頻率而定。在UHF RFID標籤開發時,標籤通常設計在讀寫器運作頻段處具有最長的讀取距離,因此,天線工程師必需將標籤的最佳工作頻段設計在讀寫器相對應的頻率下。

Succeed in RFID projects with wideband testing

頻率飄移產生的挑戰:


"When the tags are attached to different materials, their performance at the reader frequency changes. 當電子標籤貼附在不同材質上時,標籤的性能在讀寫器的運作頻段會產生變化"


當電子標籤貼附在不同材質上時,整個標籤的性能曲線在頻率軸上會產生移動,透過專業RFID測試儀器,我們可在UHF RFID讀寫器工作頻段處觀察到讀取距離的變化。這種頻率飄移的效應是影響現實生活中RFID系統性能的基本物理現象之一。所以在設計電子標籤時,如未將標籤頻率飄移問題考量進來,那麼實際應用時一定會造成讀取率偏低的問題。


假設標籤貼附在一特定材質上時會產生50 MHz的頻飄(往低頻飄移),天線工程師在設計標籤時就必須將標籤在空中的最佳性能往上修正50MHz,當該標籤貼附在這一特定材質上時,標籤的最佳工作頻率就會和讀寫器一致,以達到最佳的讀距。所以在設計電子標籤時,如果只用讀寫器(窄頻)進行標籤測試,那是不可能設計出正確工作頻率的標籤,因此,寬頻(800MHz-1000MHz)標籤性能的測試是必要的。


使用讀寫器比較不同標籤設計 Comparing Tag Designs By Using UHF RFID Reader

案例:某家公司製造橡膠製成的商品,商品交貨時需用紙箱包裝,該公司想要在紙箱包裝上貼電子標籤,並希望標籤能實現最長讀取範圍,此外,因為該商品行銷全球各主要市場,因此RFID標籤需在各國的讀寫器上都可被偵測到,以本案為例,什麼樣的標籤是最好的呢?


我們分別使用ETSI(865 MHz -868 MHz)和FCC(902 MHz - 928 MHz)頻段的UHF RFID讀寫器測試兩款標籤。 在測試中,讀寫器往標籤處移動,直到標籤被讀寫器第一次偵測到的距離即為該標籤的讀距,每個測試都進行兩次。

上面測試結果顯示讀取距離有很大差異, 標籤A在紙板上有12米讀取距離,但在橡膠上只有5.5米。 標籤B具有相反的性能變化:橡膠11米,紙板上6.5至8.5米。 重複測量之間也存在差異,特別是在FCC頻段上。


RFID標籤性能到底發生了什麼變化? What Really Happens with the UHF RFID Tags?

由於讀寫器的頻寬較窄,很難了解當標籤貼附在不同材質上時其性能所發生的變化, 雖然從上述實驗中我們看到標籤讀取範圍在不同的測試場景下得到不同的讀距,但是並不清楚真正原因! 一些RFID專業人士也許會解釋這現象是因為多徑傳播 multipath propagation或是頻率飄移 detuning, 但是從讀寫器測試的結果並不能清楚說明頻率飄移的全貌。


你會推薦哪個標籤? 或下載查看使用Tagformance測試標籤A和B在寬頻帶下的測試結果。


下載: 測試報告

看寬頻測試結果如何呈現標籤性能和頻率飄移現象,在結果中,您可以看到當標籤貼在紙板,橡膠或紙板+橡膠上時,標籤性能的變化。如對電子標籤性能檢測有任何疑問,歡迎連繫本公司:



Source: Why UHF RFID Tag Developers Should Use Wide Band Performance Testing?

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