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RFID Frequenzen

Die Frequenz bezeichnet eine Anzahl von Ereignissen in einer bestimmten Periode. Die Einheit der Frequenz in Hertz, Kurzzeichen Hz. Die Bezeichnung geht auf den deutschen Physiker Heinrich Rudolf Hertz zurück.
Die Wellenlänge bezeichnet den kleinsten Abstand zweier Punkte gleicher Phase einer Welle. Das Formelzeichen für die Wellenlänge ist ein kleines Lambda. Angegeben wird die Wellenlänge in Meter. Mit steigender Frequenz, nimmt die Wellenlänge ab.

RFID-Systeme erzeugen elektromagnetische Wellen und strahlen sie ab. Aus diesem Grund sind sie als Funkanlagen zu betrachten. Es gibt spezielle Frequenzbereiche für Funkübertragungen, die nicht in die üblichen Bereiche der Nachrichtentechnik passen. Diese Frequenzbereiche werden als ISM-Frequenzbereiche bezeichnet. ISM steht für Industrial, Scientific, Medical. Auch die RFID-Systeme sind in den ISM-Frequenzbändern anzutreffen. Im folgenden wird noch auf einzelne Frequenzbereiche eingegangen, da die Anwendung die Auswahl des Frequenzbereichs entscheidend mitbestimmt.

Es gibt 6 Hauptfrequenzbereiche, in denen RFID-Systeme arbeiten. Als Faustregel gilt, dass Niederfrequenzsysteme sich durch kurze Lesebereiche, langsame Lesegeschwindigkeiten und niedrigere Kosten auszeichnen. Höherfrequente RFID-Systeme werden dort eingesetzt, wo längere Lesereichweiten und schnelle Lesegeschwindigkeiten benötigt werden, beispielsweise für die Fahrzeugverfolgung und die automatisierte Mauterhebung. Mikrowelle erfordert die Verwendung von aktiven RFID-Tags (ARAT).

Diese Tabelle gibt eine grobe Übersicht über die Frequenzbänder und deren Nutzung.

Frequenz Reichweite Kosten der Transponder Anwendungsbereiche
Low-frequency (LF)
125 - 148 KHz
bis zu 5 cm €+ Tieridentifikation;
Wegfahrsperren; Werkzeugidentifikation
High-frequency (HF)
13.56 MHz
bis zu 2 m €0.50 - $5 Bibliotheken;
Textilidentifikation; Smartcards
Ultra-high frequency (UHF)
433 MHz
bis zu 150 m €5 -
Ultra-high frequency (UHF)
865 - 928 MHz
bis zu 30 m €0.15 Supply Chain Management:
Boxen, Paletten, Container, Anhänger
Microwave:
2.45 - 5.8 GHz
bis zu 4 m €25 (aktiv) Maut-Systeme;
Fahrzeugidentifikation
Microwave:
3.1 - 10 GHz
bis zu 500 m €5

125 KHz LF (Low-Frequency) Passiv

In den 1980er Jahren (allgemein) erstmals kommerziell eingesetzt, basieren die meisten heutigen Systeme heute auf 125 KHz. Es gibt jedoch einen ISO-Standard (11784 & 11785), der auf 134,2 KHz in der Tieridentifikation basiert. Die meisten LF-Anwendungen bestehen aus Lesebereichen von wenigen Zentimetern, obwohl ein Abstand von 1 Meter möglich ist, der jedoch eine große Tag- und Reader-Antenne erfordert.

Merkmale Low Frequency

  • Niedrige Leistungsaufnahme durch niedrige Taktfrequenz
  • Hohe Leistung für den Transponder verfügbar
  • Minituarisierte Transponderbauformen durch Ferritspulen
  • Hohe Eindringtiefe in nichtmetallische Stoffe
  • Robust
  • Hohe Reichweite
  • Relativ unempfindlich gegenüber metallischen Störungen
  • Windungszahl Spule / Antenne ca. 100...1000
LF-Vorteile: Tags auf / in Metall, Lesegeräte ohne Interferenz in unmittelbarer Nähe, Tag-Geschwindigkeit.
LF-Nachteile: Tag-Speichergröße im Allgemeinen auf 2 kBit begrenzt, Tag-Kosten sind für Anwendungen, die Millionen von Tags erfordern, unerschwinglich, auch wenn Anti-Kollisions-Fähigkeiten vorhanden sind.

13,56 MHz HF (High-Frequency) Passiv

HF wurde Ende der 1990er Jahre als Antwort auf die Senkung der Tag-Kosten eingesetzt, um sich mit hochvolumigen Tag-Anwendungen wie Bibliotheksbüchern, Tags in Wäschereien, Pässen und Kreditkarten zu beschäftigen, um nur einige zu nennen, da LF-Tags eine harte Kupferspule enthalten schwer zu produzieren, während HF-Tags bedruckte Metalle oder metallische Flüssigkeiten als Tag-Spule verwenden können. Lesebereiche sind ähnlich wie bei LF, die meisten Anwendungen liegen in Bereich weniger Zentimeter, obwohl mit einer großen Tag- und Reader-Antenne größere Entfernungen möglich sind. HF hat sich nicht wie vorausgesagt in die Hunderttausende-Tags-Anwendung entwickelt, ist aber für einige Anwendungen immer noch eine gute Wahl.

Merkmale High-Frequency

  • 13,56 MHz
  • Weltweit als ISM-Frequenz verfügbar (Industrial Scientifical Medical)
  • Schnelle Datenübertragung (106 bis 848 kbit/s)
  • Hohe Taktfrequenz
  • Kryptofunktionen oder Mikroprozessor realisierbar
  • Standardisierte ISO-Normung verfügbar
    • ISO14443
    • ISO15693
  • Windungsanzahl Antennenspule 5-10
Vorteile für HF: Mehr Tag-Speicher, etwas geringere Kosten pro Tag als Volumen.
HF-Nachteile: Auf Metallmontage- oder Schwermetallumgebungen kann dies ausgeführt werden, ist jedoch wählerisch. Leser in unmittelbarer Nähe stören sich gegenseitig. Obwohl Anti-Collision-fähig ist, gibt es nicht viele Anwendungen, bei denen Hunderte von Tags innerhalb eines Fußes stationiert werden sollen. Sie sehen viele Anbieter, die 13,56 MHz als ISO-Standard anbieten. Im Allgemeinen sind Tags ISO-Standard, Sie sind jedoch immer noch an einen einzigen Anbieter gebunden, da sich die Leser von Hersteller zu Anbieter stark unterscheiden. Manchmal werden Tags mit proprietären Daten programmiert.