MIT学者采用独特设计，将RFID改造成自供能传感器

近年来，越来越多的零售商和制造商选择利用RFID（射频识别芯片）来追踪它们的产品。通常这些RFID都是基于一张纸质标签外加一个简单的天线和存储芯片。当这些RFID标签贴在牛奶盒或夹克上时，它们可作为智能标记，向射频读取器发送相关产品的身份、状态或位置等信息。

除了可在整个供应链上标记产品外，RFID标签还广泛用于追踪从赌场芯片和牧场牛，到游乐园游客以及马拉松选手的各个场景。

MIT（美国麻省理工学院）的Auto-ID实验室一直处于RFID技术开发的前沿。据麦姆斯咨询报道，现在，该实验室的研究人员正在尝试为RFID技术开拓新的功能：感知。他们开发了一种新的超高频（UHF）RFID标签传感器，能够感知峰值葡萄糖并进行信号的无线传输。未来，该团队计划完善这款RFID传感器，监测环境中的化合物和气体（例如一氧化氮CO）。

“人们希望从现有RFID基础设施中挖掘更多价值，拓展更多的应用，例如传感，” MIT 机械工程学院研究生Sai Nithin Reddy Kantareddy说，“我们可以打造成千上万的这类很便宜的RFID标签传感器，把它们贴在建筑墙壁或各种物体上，无需额外的电池就能探测环境中各种常见气体，例如一氧化碳或氨气等。并以很低的成本打造一个巨大的传感网络。”

Kantareddy的研究团队成员包括科学家Rahul Bhattacharya，以及MIT机械工程部Fred Fort Flowers和Daniel Fort Flowers教授兼开放学习副主席Sanjay Sarma。

“RFID是目前最便宜、功耗最低的RF通信协议，” Sarma称，“当通用的RFID芯片能够通过对标签进行改进来感知真实世界，那么真正意义上的传感无处不在将成为现实。”

混杂波

目前，RFID标签有多种配置可供选择，包括电池供电型和无源型。两种类型的RFID标签都包含一个小型的天线，通过反向散射RF信号和远处的读取器通信，向后者发送存储在标签中小型集成芯片上的数据或简单代码。电池供电型标签包含一块为芯片供电的小型电池。而无源RFID标签则从读取器本身收集能量，读取器在FCC限定内发射能量恰到好处的无线电波，为RFID标签中的存储芯片以及反射信号接收提供能量。

近年来，研究人员已经开始试验各种方法将无源RFID标签转变成无需电池或无需更换的能够长期运行的传感器。这些努力通常主要针对标签天线进行设计改造，使其电学性能响应某些环境刺激而变化。因而，当探测到某种刺激时，天线会以不同的特征频率或信号强度将无线电波反射回读取器。

例如，Sarma的团队之前设计了一款RFID标签天线，能够响应泥土中的湿度，改变无线电波的发射。该团队还制造了一款天线，能够感知流经RFID标签血液的贫血状况。

但是，Kantareddy称这类以天线为中心的设计有很多缺陷，其中主要的是“多路干扰”——即使是来自单一源（例如一个RFID读取器或天线）的无线电波也会在多个表面上反射，从而带来混杂影响。

“根据环境状况，无线电波会在反射回标签前在墙壁和物体上多次反射，这会干扰并形成噪音，”Kantareddy 说，“采用基于天线的传感器，有更高的几率会得到错误的确定或否定信号，这意味着有可能传感器的响应并不准确，因为它会受到无线电场的干扰。因此基于天线的传感缺乏足够的可靠性。”

审核编辑：符乾江