\qquad本文介绍一种可印制的无芯片RFID系统，它基于多谐振器和交叉极化的超宽带(ultra-wide band, UWB)单极天线。标签的独特ID被编码成谐振器的频谱特征。无芯片RFID系统的工作依赖于重新发射包含编码后的、独特频谱ID的询问信号。接收和发送的信号交叉极化，以实现两者之间的良好隔离。

\qquad由于无芯片RFID系统使用频谱特征对数据进行编码，并且是完全无源的，因此标签不需要任何电源即可工作。这种无芯片RFID系统的主要应用是对极低成本物品进行短距离（最远40厘米）标记。因此，功率限制（传输的EIRP最大值在室外为-45 dBm，在室内为-55 dBm）并非主要关切。无芯片RFID系统的主框图参见图1。在图1中可看到，无芯片标签将数据编码在频谱中，由此具有一个由频谱特征决定的独特ID。该频谱特征通过使用一个振幅和相位均匀的连续波(CW)多频信号对标签进行询问来获得。该标签在接收到这个询问信号后，将数据编码到频谱的幅度和相位中。编码后的信号再重新传输回阅读器。由此让阅读器能够使用两个准则对数据进行解码：振幅和相位。

图1. 无芯片RFID系统

\qquad无芯片RFID标签由UWB天线和一个工作在UWB频谱中的多谐振电路组成，如图2所示。UWB天线用于接收从阅读器发出的询问信号，以及在用多谐振器完成频谱信号调制后将该信号发送回阅读器。多谐振器由多个滤波段组合而成，它们用于调制阅读器发送的询问信号的频谱。调制在频谱的幅度和相位上执行。

图2. 无芯片RFID标签

\qquad无芯片RFID阅读器是一种电子设备，能够检测位于阅读器询问区之内的无芯片标签的ID。无芯片RFID阅读器的框图参见图3。RFID阅读器具有发射和接收天线，用于向无芯片标签发送询问信号，以及从无芯片标签接收编码后信号。RFID阅读器的发射器包括一个压控振荡器(voltage controlled oscillator, VCO)、低噪声放大器(ow noise amplifier, LNA)、以及功率放大器(power amplifier, PA)。VCO输出频率的调节由微控制器通过数-模转换器(digital-to-analog, ADC)来完成。阅读器的发射器产生询问信号，该信号被发送到无芯片标签。无芯片的应答器将它的频谱特征编码到阅读器的询问信号之中，并将信号发送回阅读器。无芯片RFID系统的信号流如图4中所示。

图3. 无芯片RFID阅读器的建议框图

图4. 无芯片RFID系统的信号流

\qquad无芯片标签将数据编码在频谱中，因而利用的是其独特的频谱特征对频谱进行编码。RFID阅读器用一个多频信号穿过询问标签来获得这个频谱特征。标签使用一个多谐振电路（一个多阻带滤波器）将它的频谱特征编码到询问信号频谱中。多谐振器是一组级联的螺旋谐振器，设计为在特定频率下产生谐振和阻带。阻带谐振在其谐振频率处将幅度衰减和相位跳变引入被传输的询问信号中，RFID阅读器会将它们检测为幅度突变和相位跳变。为了在发射和接收信号之间提供隔离，阅读器和标签天线是交叉极化的。由此，发射天线和接收天线之间的串扰得以最小化，代价是限制了对标签的定位和定向。

\qquad这个无芯片RFID系统是为一个短程传送带系统设计的，其中打上标签的物品移动通过一个固定阅读器天线系统的询问区，以此来实现跟踪，如图5所示。

图5. 无芯片RFID系统的潜在传送带应用

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.

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