RFID干貨專欄概述

經過20多年的努力發(fā)展，超高頻RFID技術已經成為物聯(lián)網的核心技術之一，每年的出貨量達到了200億的級別。在這個過程中，中國逐步成為超高頻RFID標簽產品的主要生產國，在國家對物聯(lián)網發(fā)展的大力支持下，行業(yè)應用和整個生態(tài)的發(fā)展十分迅猛。然而，至今國內還沒有一本全面介紹超高頻RFID技術的書籍。

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UHF RFID技術、產品及應用》正式出版發(fā)布，本書對UHF RFID最新的技術、產品與市場應用進行了系統(tǒng)性的闡述，干貨滿滿！RFID世界網得到了甘泉老師獨家授權，在RFID世界網公眾號特設專欄，陸續(xù)發(fā)布本書內容。

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6.2.3標簽性能認證

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

01、ARC認證

（1）ARC認證測試環(huán)境

ARC認證采用的設備為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認證測試環(huán)境

被測標簽放置在轉臺上，轉臺可以轉動，在ARC認證中轉臺轉動的角度為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所示為轉臺不同角度時標簽極化方向與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認證實驗室中測試環(huán)境照片，其中要求每個天線與被測標簽的距離應在0.5米到2米之間，圖中的天線與被測標簽的距離為1.5m。

圖6-37ARC認證實驗室中測試環(huán)境照片

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

（2）測試流程

測試前應提供500個一卷的干Inlay，這一卷Inlay中如果有壞標簽（成卷生產存在良率問題），可以通過黑點標記出來。測試時操作員會隨機從這500張標簽中抽出一些進行測試，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選的方式選出性能達標的標簽。

測試內容包括標準測試項和自定義測試項。

標準測試項有兩項，分別是單標簽測試和多標簽靠近測試。如圖6-38（a）所示，單標簽測試為單標簽放置在一種材料的表面，使用Ant1到Ant4進行測試，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。在認證測試時，根據(jù)分類（Category）中的要求進行測試，比如Category A中的測試項目為單標簽在泡沫聚苯乙烯表面，而Category I中的測試項目為單標簽在卡片表面。多標簽靠近測試如圖6-38（b）所示，將10個相同的標簽等距離的擺放在一起，其間距為2.54cm或1.27cm。同樣，多標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。

（a）單標簽測試 （b）多標簽靠近測試

圖6-38標準測測試項目

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

為了方便讀者理解ARC認證，這里以Category A為案例進行詳解。

測試頻率：900 MHz到930 MHz，步進1MHz。

標準測試：單標簽在泡沫聚苯乙烯表面；多標簽靠近測試距離為2.54cm。

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

（a）單標簽貼在一條牛仔褲的上表面（b）單標簽放置在兩條牛仔褲中間

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

圖6-39ARC認證Category A

Category A中2個標準測試項和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）所示為單標簽在泡沫聚苯乙烯表面的測試要求，拿出測試報告進行對比，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）為多標簽靠近測試要求；表6-7（c）為單標簽貼在一條牛仔褲的上表面測試要求；表6-7（d）為單標簽放置在兩條牛仔褲中間測試要求；表6-7（e）為單標簽放置在10條牛仔褲中間測試要求；表6-7（f）為10個標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）標準單標簽測試 （b）標準多標簽靠近測試

（c）單標簽貼在一條牛仔褲的上表面（d）單標簽放置在兩條牛仔褲中間

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

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

圖6-40ARC Category A認證標簽列表

不同的品類（Category）測試的內容和要求不同，比如Category I的自定義部分需要測試內衣塑料袋和牛仔褲，且性能要求也略有不同。ARC至今已經有超過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認證

基于ARC認證存在的品類過多、缺乏性能評級等問題，由GS1發(fā)起的TIPP認證逐漸成為行業(yè)的主流。與ARC認證相比，TIPP認證具有三個不同點：針對貼標物體測試，因此不需要指定許多個品類；性能分級，制定幾個性能分級，針對貼標后性能差異較大的問題通過分級評測；重視反向散射指標，針對閱讀器靈敏度不同的問題，提出標簽反向散射強度指標，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代表單標簽，M代表多標簽；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，相當于應用的大類不同。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整。測試時需要注意的是貼標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)定了貼標位置和方向。如圖6-41所示為貼標物體為大衣、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，加上標簽的尺寸不大，因此選擇S15B；T恤經常堆疊，且批量識別距離應盡量好，因此選擇M20D。

（a）珠寶類標簽 （b）T恤類標簽

圖6-42不同商品標簽的TIPP分級

TIPP認證由于增加了反向散射能量強度要求，設計難度較ARC有所提高，但從實際應用角度看，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。