2、无芯片RFID标签介绍

本文主要是介绍2、无芯片RFID标签介绍，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

无芯片RFID标签

$\qquad$ 考虑到硅芯片RFID标签不可避免的高成本（与光学条形码相比），在不使用传统硅ASIC的情况下设计低成本RFID标签的努力自本世纪初就已经开始。这样的标签系统被称为无芯片RFID系统(chipless RFID systems)。大多数无芯片RFID系统利用材料的电磁特性和/或设计出各种导体布局/形状，来实现特定的电磁特性/行为。

$\qquad$ 近年来，已经有不少无芯片RFID标签的技术进展和认为商业上可行和可用的报道。研究人员在设计无芯片RFID标签时，面临的主要挑战是如何在无芯片情况下实现对数据的编码。针对解决这个问题的技术路线，可以划分出两种常见类型的RFID标签：

基于时域反射(time domain reflectometry, TDR)的RFID标签
基于频谱特征 (spectral signature)的RFID标签

图1分类了截止2010年已知的无芯片RFID标签。

图1. 无芯片RFID标签的分类

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基于TDR的无芯片RFID标签

$\qquad$ 基于TDR的无芯片RFID标签又称为时域RFID标签。时域RFID标签系统的询问方式是，以一种脉冲形式从阅读器发出一个信号，然后聆听被标签发送的脉冲回波。这样产生的一串脉冲可用于对数据进行编码。有多种RFID标签使用了基于TDR的数据编码技术。我们可将时域RFID标签区分为不可印制和可印制的两类。

不可印制的RFID标签

$\qquad$ 对于不可印制的时域无芯片RFID标签，一个例子是由RFSAW公司开发的表面声波(surface acoustic wave, SAW)标签，它也是商业上最成功的标签。SAW标签(SAW tags)被由一个阅读器发出的啁啾高斯脉冲(chirped Gaussian pulse)激励，脉冲中心约为2.45 GHz。这个询问脉冲通过一个叉指换能器(interdigital transducer, IDT)被转换为一个表面声波。这个表面声波在压电晶体上传播，并被许多反射器反射，它们产生一串具有相移的脉冲。这串脉冲使用IDT转换回一个电磁波，并在阅读器端检测和解码出标签的ID。

可印制的RFID标签

TFTC标签和微带标签

$\qquad$ 时域可印制无芯片标签可以在基于薄膜晶体管电路(Thin-Film-Transistor-Circuits, TFTC)或基于微带的不连续标签中找到。TFTC标签(TFTC tags)被高速印制在低成本塑料薄膜上。TFTC标签由于尺寸小和功耗低而优于基于有源和无源的芯片标签。它们需要比其他无芯片标签更大的功率，但提供更多的功能。不过，TFTC标签的低成本制造工艺尚未开发。另一个问题是电子迁移率低，这将工作频率限制在几MHz以内。

延迟线标签

$\qquad$ 基于延迟线的无芯片RFID标签通过在一段延迟线后引入微带间断来工作。延迟线标签被一个短脉冲 (1ns) EM信号激励。询问脉冲被标签接收，并在沿微带线的不同点处反射，从而产生询问脉冲的多个回波。回波之间的时间延迟由各间断之间的延迟线长度确定。这种标签是SAW标签的复制品，采用微带技术，可打印。尽管已经报道了这项无芯片技术的初步试验和实验，但只有4-位数据被成功编码，这表明其潜力有限。

墨水纹身标签

$\qquad$ 墨水纹身标签属于一种化学标签，由特殊电子墨水沉降而成。墨水纹身无芯片标签(Ink-tattoo chipless tags)使用电子墨水图案，它们嵌入或印制在被标记物体的表面。由Somark Innovations开发的电子墨水以一种独特的条形码图案放置，每个条目的图案都不同。该系统的工作方式是，用一个高频微波信号(>10 GHz)对墨水纹身标签进行询问，这个信号被具有墨水的纹身区域反射，产生一个可被阅读器检测到的独特图案。据称，其读数范围可达1.2米（4英尺）。如果是动物ID，墨水被放置在一次性墨盒中。对于非动物应用，墨水可印制在塑料/纸上或材料内部。

基于频谱特征的无芯片RFID标签

$\qquad$ 基于频谱特征的无芯片标签又称为频域RFID标签。频域RFID标签使用谐振结构将数据编码在频谱之中。每个数据位通常与频谱中一个预定频率处是否出现一个谐振峰值关联。到2010年为止，已经有四种基于频谱特征的标签，所有四种都被认为是完全可打印的。根据标签性质，我们可以划分出两种类型的频谱特征标签：纳米材料标签和平面电路标签。

纳米材料标签

$\qquad$ 纳米材料标签属于一种化学标签，由共振纤维沉降而成。以色列的两家公司使用纳米材料(nanometric materials)设计了无芯片标签。这些标签由化学物质的微小颗粒组成，这些颗粒具有不同程度的磁性，当电磁波撞击它们时，它们会以不同的频率谐振，而被阅读器所拾取。它们非常便宜，可以很容易地用于钞票和重要文件的防伪和认证。以色列一家造纸公司CrossID声称，有70种不同的化学物质，当产生共振并适当检测时，可以提供2⁷⁰（超过10²¹）量级的唯一ID。Tapemark也声称拥有了直径5微米、长度1毫米的“纳米”共振纤维。这些标签具有潜在的低成本，可用于低等级纸张和塑料包装材料。不幸的是，它们只能在几千赫兹频率下工作，尽管这使得它们对金属和水具有很好的耐受性。

平面电路标签

电容调谐偶极子

$\qquad$ 平面电路无芯片RFID标签的设计使用标准的平面微带/共面波导/带状线谐振结构，如天线、滤波器、以及分形。它们印制在厚、薄、柔性层压板、或聚合物基板上。电容调谐偶极子(capacitively tuned dipoles)首次报道于2005年。无芯片标签由许多以不同频率谐振的振子天线组成。当标签被一个扫频信号询问时，阅读器会寻找由于偶极子引起的频谱中的幅度倾角(magnitude dips)。每个偶极子与1-位数据有一一对应关系。与该技术相关的问题包括：标签尺寸（频率越低，偶极子越长-半波长）和偶极子元件之间的相互耦合效应。

空间填充曲线

$\qquad$ 将空间填充曲线作为频谱特征对RFID标签进行编码首次报道于2006年。此类标签被设计为Peano和Hilbert曲线，谐振中心约为900 MHz。这些标签表达了一个频率选择表面(frequency selective surface, FSS)，该表面通过使用空间填充曲线（如Hilbert曲线）进行操纵。标签在一个电波暗室中被成功询问。迄今为止，仅报告了3-位数据。并且，为了对数据进行编码，标签需要对布局进行重大修改。

LC谐振

$\qquad$ LC谐振无芯片标签由一个谐振于一个特定频率下的简单线圈组成。每个标签被视为1-位RFID标签。工作原理基于阅读器天线和LC谐振标签之间的磁耦合。阅读器不断地对标签进行扫频搜索。每当扫描频率与标签的谐振频率对应时，标签就会开始振荡，在阅读器的天线端口上产生一个电压下降(voltage dip)。这些标签的优点是价格低廉，结构简单（单谐振线圈），但它们在工作范围、信息存储（1-位）、工作带宽、以及多标签碰撞方面有很大限制。这些标签主要用于许多超市和零售店的电子物品监控。

参考文献

(1) Kishor Kanada (2021). How chipless RFIDs will revolutionize consumer and defense applications. Available from the web page.

(2) Stevan Preradovic and Nemai Karmakar (2011). Fully Printable Chipless RFID Tag, Advanced Radio Frequency Identification Design and Applications, Dr Stevan Preradovic (Ed.), ISBN: 978-953-307-168-8, InTech, Available from the link.