诸如智能卡车/货柜等高频（HF）RFID系统在该领域发挥着作用，很多制造商和方案供应商都提供此类产品。这些并不昂贵的系统采用无源RFID标签（大量生产时单价不到25美分），这项技术在跟踪临床高价值物品时具有巨大潜力，其中一些物品有一定的保质期。例如，在医院的心导管实验室通常会有的储物柜内，可能会存放着250多个支架，总价值估计达37.5万美元。取决于医院规模，有可能会使用四个这样的储物柜，其内的物品每4个月要被消耗掉，相当于这样一个储物柜每年“经手”的物品价值高达1.125百万美元。植入式心脏去纤颤器（ICD）也是医院内的高价值物品。它们体积小（采用约3×4×6英寸的包装），但是价值却在10，000至20，000美元。它们通常储存在诸如加锁储物柜等安全空间。在此类应用中，使用RFID可以降低因某些物品备货不足或过量而导致的成本损失，并且可以更好地掌控这些贵重物品的下落。
一个基本的RFID系统包括一个主机系统和多个RF组件（图1）。RF组件包括一个射频查询器（读写器和天线）以及标签。查询器的目的是与现场标签通信，对无源系统来说，查询器还通过发射的RF信号给标签供电。查询器负责协议处理、给标签供电、读取标签信息、将信息写入标签，并确保将信息有效传递到主机系统。
ISO 15693标准规定：只有当“置身”于射频场时，无源标签才被激活。为激活无源标签，由射频场感应来的电压（VTag）必须足够高，要达到嵌入在标签内的RFID芯片工作所需的最低电压水平。VTag 值是标签尺寸/方向与磁场强度幅值的函数，对一个理想环路来说，VTag 可以表述为：
VTag = 2πf0NQB（Scosa） （1）
其中：
N=标签线圈的绕组数，
Q = 标签的质量因数，
B=磁场强度，
S =标签线圈的面积，
a = 标签的指向角
图1：一个基本的RFID系统包括一个主机系统和多个RF组件
B = （μ0INa2）/2r3 （2）
其中：
I = IA线圈电流，
N = IA线圈绕组数，
a = IA线圈半径，
μ0 =无碍空间的磁导率，
r = 到IA的距离。
从这些方程，我们可以推导出标签大小和方向之间，以及与沿IA轴线感应出的场强之间的关系。当标签和查询器接近时，虽然借助两者间复杂的反应式近场关系，其耦合关联得以建立，但是只能被上述等式勉强表述，特别是当r 《《 a且偏离查询器的轴线时，其耦合关系难以准确预测。在实际的物件级应用中，标签通常是靠近查询器天线的，所以基于这个原因，选择并不完全依赖这些预测。
图2：本次研究中使用的最小的RFID标签，只有硬币大小
图3：两种典型的RFID查询器天线（IA），两个天线的PCB走线中，都有一些关键位置
图4： 该框图显示的，是使用多条CAT5线缆处理RF和数字控制信号的分集系统
由于在实际使用模型中，大量标签会非常紧凑地放在一起，所以设计人员担心查询器的失谐效应会降低读写器性能，从而影响到标签的正确读取。所测得的单一查询器天线的回波损耗响应（S11）接近50（图5），与读写器给出的特性阻抗匹配。图5还显示了在不同标签大小条件下，查询器的S11响应。较大的标签，与查询器耦合得非常好，对S11响应有显著影响，将其置于读写器约明的要求之外。有些读写器根本读取不了挨得很近的标签，其厂家表示，高度的不匹配将“吞没”接收器电路，以致检测不到标签。但在这项研究中使用的读写器在这种条件下表现良好。除将标签非常近地靠近查询器的PCB走线，针对查询器S11的单标签（相对于多个标签）恶化现象并不严重。希望单标签测试发现的射频黑洞会类似于多标签测试中所发现的，以加快以后查询器设计的验证过程。
在预测试时，一个简单的无源RF探针会很有用（图6）。探针包含一个标签，其RFID芯片被发光二极管（LED）所取代，LED可用以指示EM场的存在；采用不同大小的标签组装三个探针。虽然这个测试工具仅需一美元，很粗糙，但作为一种可定位RF黑洞的实时探针却很有效。该探针能够定位当时无法明显凭直观感觉到的射频黑洞。当标签非常靠近查询器时，射频黑洞暴露了出来，且对称地分布在环形PCB走线的周围。读写器的S11响应验证了这种情况，当标签放置在这些位置时，观察不到变化，根据小环形探针记录的S21测量情况也证明了这点。
这表明了可借助矢量网络分析仪（VNA），通过观察S11 和S21随标签或PCB导线环运动的响应变化，来观测射频黑洞。通过对不同尺寸标签以及查询器天线的进一步检测表明，在PCB走线的相同位置存在着黑洞。测试发现，读取效果不好的区域相当大，且都在PCB导线环附近、很有可能放置标签的位置。
图5： 单一查询器天线的回波损耗响应（S11）接近50
图6： 该RFID标签作为一个简单的测试探针使用，其RFID芯片被一个发光二极管（LED）所取代
对指向与IA平面相同的标签进行的测试，指明了对所有标签尺寸和查询器设计而言所共有的黑洞位置。如前面观察到的，当存在与标签的对称情况时，在IA PCB导线附近就出现射频黑洞。图8（a）详尽标明了映射响应，当把卡向左或右移动，使这一整列标签与查询器天线导线具有对称性时，可清楚显示出射频黑洞。随着高度的增加，处在边缘的标签逐渐落在可读取范围之外，此时，可用金字塔表述该整体三维可读取区的形状。我们还发现，读取区的大小与查询器和标签的大小成正比。
当标签指向与查询器正交时，因为标签和查询器场域正交且耦合不好，所以认为标签读取性能会变差。该方向的标签映射如图8（b）所示，当标签接近并与查询器PCB导线平行时，标签读取效果很好，但其它地方都不好。在查询器PCB走线附近，没发现RF黑洞，与平行平面指向的对称排列所测得结果不一样。读取性能是高度的函数，特别是对小标签来说，性能随高度增加而显著恶化（相对于平面平行反应）；这些结果证明，在此方向只能使用较大的ISO标签。尽管该方向的总体读取性能表现不佳，但分集系统的多天线设计可改善读取性能。
与此同时，我们还研究了双回路IA设计。很显然，对小标签来说，在大的单回路IA设计的中心普遍存在着射频黑洞。对双回路IA设计的建模结果表明，与同样大小的单回路设计相比，双回路设计在中心区的标签读取效果有显著改进。虽然双回路IA尚未投放市场，但我们制造了一个并进行了测试。结果显示，对放置在中心区标签的读取有显著改善，但同样遭受了在此位置对称效应的影响。
分集天线
随后将这些测试结果应用到分集系统的设计，目标是针对库存管理应用实现百分之百的读取率。另一个目标是在对现有硬件（架子、橱柜等）不做重大修改的条件下，提供平面设计，这样做不会减小产品空间而且也美观。该设计还必须考虑到任何可能降低性能的因素，如包装。我们对纸板包装的支架和导管产品以及密封在箔衬袋内的产品进行了大量测试，还针对智能图书架应用，对图书馆内的书籍的标记和读取做了很多次测试。与此同时，ICD测试也在进行中。结果发现，相对较大的包装所出的问题最少，从而允许以与RFID查询器平行的指向使用大的ISO标签。
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