RFID干貨專欄概述

經(jīng)過20多年的努力發(fā)展，超高頻RFID技術(shù)已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)之一，每年的出貨量達(dá)到了200億的級別。在這個過程中，中國逐步成為超高頻RFID標(biāo)簽產(chǎn)品的主要生產(chǎn)國，在國家對物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的大力支持下，行業(yè)應(yīng)用和整個生態(tài)的發(fā)展十分迅猛。然而，至今國內(nèi)還沒有一本全面介紹超高頻RFID技術(shù)的書籍。

為了填補這方面的空缺，甘泉老師花費數(shù)年之功，撰寫的新書《物聯(lián)網(wǎng)UHF RFID技術(shù)、產(chǎn)品及應(yīng)用》正式出版發(fā)布，本書對UHF RFID最新的技術(shù)、產(chǎn)品與市場應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)性的闡述，干貨滿滿！RFID世界網(wǎng)得到了甘泉老師獨家授權(quán)，在RFID世界網(wǎng)公眾號特設(shè)專欄，陸續(xù)發(fā)布本書內(nèi)容。

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6.2.3標(biāo)簽性能認(rèn)證

最早出現(xiàn)的標(biāo)簽性能認(rèn)證是來自于阿肯色大學(xué)（Arkansas University）主導(dǎo)的阿肯色大學(xué)認(rèn)證（Arkansas Radio Compliance，ARC），也可以認(rèn)為是標(biāo)簽的射頻性能符合性認(rèn)證。后來這個實驗室搬到了奧本大學(xué)（Auburn University）。早期的超高頻RFID市場中，沃爾瑪、梅西百貨等零售公司開始大量使用電子標(biāo)簽，由于自身對于超高頻RFID技術(shù)不了解，委托奧本大學(xué)制定一套標(biāo)簽選型的規(guī)則。ARC認(rèn)證主要針對服裝和零售行業(yè)，制定的測試項目為標(biāo)簽貼在服裝、紙板、泡沫塑料等物品上時的性能指標(biāo)，為一種面向應(yīng)用的認(rèn)證。由于這些零售公司的需求不同，ARC認(rèn)證專門針對這些大公司指定了他們特有的類別，比如一款標(biāo)簽通過了ARC認(rèn)證的Category M，那么這款標(biāo)簽就可以用于梅西百貨的商品標(biāo)簽。ARC認(rèn)證中具有多企業(yè)的Category，管理起來很麻煩，也很難成為一個行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，從而GS1推出了TIPP（Tagged-Item Performance Protocol (TIPP) Tagged-Item Grading），其意義是貼標(biāo)物體的性能協(xié)議與定級。ARC評測的目標(biāo)是標(biāo)簽，而TIPP評測的目標(biāo)是貼標(biāo)物體。

01、ARC認(rèn)證

（1）ARC認(rèn)證測試環(huán)境

ARC認(rèn)證采用的設(shè)備為Voyantic的Tagformance儀器，測試環(huán)境為微波暗室中4個不同角度的線極化天線，如圖6-35所示。這四個天線分別叫做Ant1、Ant2、Ant3和Ant4，它們與水平的夾角分別為0°、30°、60°和90°。

圖6-35ARC認(rèn)證測試環(huán)境

被測標(biāo)簽放置在轉(zhuǎn)臺上，轉(zhuǎn)臺可以轉(zhuǎn)動，在ARC認(rèn)證中轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動的角度為0°、30°、60°、120°、150°、180°、210°、240°、300°和330°。其中90°和270°時由于是標(biāo)簽極化方向，與天線的方向正交，測試意義不大，如圖6-36所示為轉(zhuǎn)臺不同角度時標(biāo)簽極化方向與Ant4的極化方向示意圖。

圖6-36極化方向示意圖

為了保證測試穩(wěn)定性，測試環(huán)境為微波暗室，如圖6-37所示為ARC認(rèn)證實驗室中測試環(huán)境照片，其中要求每個天線與被測標(biāo)簽的距離應(yīng)在0.5米到2米之間，圖中的天線與被測標(biāo)簽的距離為1.5m。

圖6-37ARC認(rèn)證實驗室中測試環(huán)境照片

ARC測試的頻率范圍為800MHz到1000MHz，步進(jìn)為1MHz。Voyantic發(fā)射的電磁波通過天線到達(dá)標(biāo)簽處時能量為-25dBm到10dBm，且0.1dB可調(diào)。選擇-25dBm到10dbm的范圍是因為現(xiàn)在市場上最好的普通標(biāo)簽靈敏度也未到達(dá)-25dBm，10dBm靈敏度的標(biāo)簽在實際應(yīng)用中工作距離為小于0.5米，靈敏度比10dBm還差的標(biāo)簽使用意義不大。

（2）測試流程

測試前應(yīng)提供500個一卷的干Inlay，這一卷Inlay中如果有壞標(biāo)簽（成卷生產(chǎn)存在良率問題），可以通過黑點標(biāo)記出來。測試時操作員會隨機從這500張標(biāo)簽中抽出一些進(jìn)行測試，帶有黑點表記的會直接丟棄。要求廠商提供干Inlay測試是為了防止作弊，如果提供的是500個濕Inlay那么很有可能廠商會通過精挑細(xì)選的方式選出性能達(dá)標(biāo)的標(biāo)簽。

測試內(nèi)容包括標(biāo)準(zhǔn)測試項和自定義測試項。

標(biāo)準(zhǔn)測試項有兩項，分別是單標(biāo)簽測試和多標(biāo)簽靠近測試。如圖6-38（a）所示，單標(biāo)簽測試為單標(biāo)簽放置在一種材料的表面，使用Ant1到Ant4進(jìn)行測試，并記錄其靈敏度。這種測試材料種類有：泡沫聚苯乙烯、單壁瓦楞紙板、卡片、塑料、橡膠、玻璃、靠近水（0.3cm）、靠近金屬（0.3cm）、帶有水的塑料容器、金屬表面。在認(rèn)證測試時，根據(jù)分類（Category）中的要求進(jìn)行測試，比如Category A中的測試項目為單標(biāo)簽在泡沫聚苯乙烯表面，而Category I中的測試項目為單標(biāo)簽在卡片表面。多標(biāo)簽靠近測試如圖6-38（b）所示，將10個相同的標(biāo)簽等距離的擺放在一起，其間距為2.54cm或1.27cm。同樣，多標(biāo)簽靠近測試時也需要使用Ant1到Ant4，間距的選擇與根據(jù)分類（Category）中的要求相關(guān)。

（a）單標(biāo)簽測試 （b）多標(biāo)簽靠近測試

圖6-38標(biāo)準(zhǔn)測測試項目

自定義測試項由最終客戶提出，主要針對牛仔褲、塑料袋、內(nèi)衣等，標(biāo)簽會以不同的方式放置在這些商品表面或內(nèi)部，最終要求達(dá)到一定的指標(biāo)。一般情況下采用4天線配合轉(zhuǎn)臺測試，需要獲得不同標(biāo)簽環(huán)境中，不同天線、不同角度的標(biāo)簽靈敏度。

為了方便讀者理解ARC認(rèn)證，這里以Category A為案例進(jìn)行詳解。

測試頻率：900 MHz到930 MHz，步進(jìn)1MHz。

標(biāo)準(zhǔn)測試：單標(biāo)簽在泡沫聚苯乙烯表面；多標(biāo)簽靠近測試距離為2.54cm。

自定義測試：單標(biāo)簽貼在一條牛仔褲的上表面，如圖6-39（a）所示；單標(biāo)簽放置在兩條牛仔褲中間，如圖6-39（b）所示；單標(biāo)簽放置在10條牛仔褲中間，如圖6-39（c）所示；10個標(biāo)簽分別貼在10個牛仔褲的上部并堆疊在一起，如圖6-39（d）所示。

（a）單標(biāo)簽貼在一條牛仔褲的上表面（b）單標(biāo)簽放置在兩條牛仔褲中間

（c）單標(biāo)簽放置在10條牛仔褲中間（d）10個標(biāo)簽分別貼在牛仔褲的上部并堆疊

圖6-39ARC認(rèn)證Category A

Category A中2個標(biāo)準(zhǔn)測試項和4個自定義測試項完成后，Tagformance會打印6份測試項的測試報告。如表6-7（a）所示為單標(biāo)簽在泡沫聚苯乙烯表面的測試要求，拿出測試報告進(jìn)行對比，如果每個測試條目都優(yōu)于表6-7（a）中的要求值則為該測試項通過。同理，表6-7（b）為多標(biāo)簽靠近測試要求；表6-7（c）為單標(biāo)簽貼在一條牛仔褲的上表面測試要求；表6-7（d）為單標(biāo)簽放置在兩條牛仔褲中間測試要求；表6-7（e）為單標(biāo)簽放置在10條牛仔褲中間測試要求；表6-7（f）為10個標(biāo)簽分別貼在是個牛仔褲的上部并堆疊在一起測試要求。

表6-7Category A測試要求

（a）標(biāo)準(zhǔn)單標(biāo)簽測試 （b）標(biāo)準(zhǔn)多標(biāo)簽靠近測試

（c）單標(biāo)簽貼在一條牛仔褲的上表面（d）單標(biāo)簽放置在兩條牛仔褲中間

（c）單標(biāo)簽放置在10條牛仔褲中間（d）10個標(biāo)簽分別貼在牛仔褲的上部并堆疊

當(dāng)6份測試項都符合要求時，則測試通過，可以拿到ARC Category A的認(rèn)證。并且在其關(guān)官方網(wǎng)站上會列出該認(rèn)證過的標(biāo)簽，如圖6-40所示為ARC官方網(wǎng)站的截圖。對Category A有需求的最終客戶可以在ARC官方網(wǎng)站上選擇通過認(rèn)證的標(biāo)簽。

圖6-40ARC Category A認(rèn)證標(biāo)簽列表

不同的品類（Category）測試的內(nèi)容和要求不同，比如Category I的自定義部分需要測試內(nèi)衣塑料袋和牛仔褲，且性能要求也略有不同。ARC至今已經(jīng)有超過30種測試種類，幾乎每次有新的需求就需要增加新的品類（Category）。

02、TIPP認(rèn)證

基于ARC認(rèn)證存在的品類過多、缺乏性能評級等問題，由GS1發(fā)起的TIPP認(rèn)證逐漸成為行業(yè)的主流。與ARC認(rèn)證相比，TIPP認(rèn)證具有三個不同點：針對貼標(biāo)物體測試，因此不需要指定許多個品類；性能分級，制定幾個性能分級，針對貼標(biāo)后性能差異較大的問題通過分級評測；重視反向散射指標(biāo)，針對閱讀器靈敏度不同的問題，提出標(biāo)簽反向散射強度指標(biāo)，與正向靈敏度一樣重要。

TIPP至今共有8個分級，分別是S05B、S15B、S15D、S20B、M05B、M10B、M15B、M20D。其中第一部分為字母S或M，S代表單標(biāo)簽，M代表多標(biāo)簽；第二部分為數(shù)字05、10、15和20代表不同級別，級別越高性能要求越高；最后部分為字母B或D代表類別，不同類別對不同方向和角度的靈敏度要求不同，相當(dāng)于應(yīng)用的大類不同。如果被測物品通過了高級別的M15B說明也可以通過M10B和M05B。S15B可以通過S05B的測試，但不能通過S15D的認(rèn)證，因為屬于不同類別。

如表6-8所示為M20D的測試項目和通過要求，其中共有四項：2件堆疊靈敏度（全向）、2件堆疊反向散射能量（全向）、11件堆疊標(biāo)簽靈敏度（0°和180°方向）和11件堆疊反向散射能量（未要求）。對于靈敏度（Sensitivity），要求測試值小于表中的數(shù)值；對于反向散射能量，要求測試值大于表中數(shù)值。不同級別的TIPP測試項目都與表6-8類似，只是要求指標(biāo)不同。

表6-8M20D 測試項目及通過要求

TIPP的測試環(huán)境與ARC的完全相同，因此不需要做任何調(diào)整。測試時需要注意的是貼標(biāo)物體的方向需要保持一致，如不同會引起系統(tǒng)誤差，因此TIPP規(guī)定了貼標(biāo)位置和方向。如圖6-41所示為貼標(biāo)物體為大衣、襯衣和襪子且對天線1時，其上方（Top）和前方（Front）的定義。

圖6-41TIPP規(guī)定中貼標(biāo)位置和方向

最終用戶可以根據(jù)自己商品的管理特點，選擇合適的分級，如圖6-42（a）的珠寶類選擇S15B的分級，而圖6-42（b）T恤選擇M20D分級。這是因為珠寶類都是分散擺放的，加上標(biāo)簽的尺寸不大，因此選擇S15B；T恤經(jīng)常堆疊，且批量識別距離應(yīng)盡量好，因此選擇M20D。

（a）珠寶類標(biāo)簽 （b）T恤類標(biāo)簽

圖6-42不同商品標(biāo)簽的TIPP分級

TIPP認(rèn)證由于增加了反向散射能量強度要求，設(shè)計難度較ARC有所提高，但從實際應(yīng)用角度看，對行業(yè)的發(fā)展具有正向意義。TIPP分級的管理方式也給系統(tǒng)集成商帶來了許多便利。