平头哥发布超高频RFID芯片羽阵600，它有哪些技术优势？

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）2021云栖大会RISC-V创新应用论坛上，阿里巴巴旗下半导体公司平头哥发布了一款低功耗、高性能超高频RFID电子标签芯片——羽阵600。

图源：现场拍摄

平头哥市场部高级产品专家宋海龙在产品发布环节表示，“羽阵600这颗芯片有哪些性能优势呢？我用三个字来总结：高、全、强。高是指羽阵600具备高读取灵敏度，双端口读取灵敏度达-23dBm；全是指羽阵600兼容全向天线方案，可以实现全方位读取；强是指羽阵600具有很强的环境适应性，支持双端口射频阻抗自动调谐。”

为了帮助大家更深入地了解羽阵600这颗芯片，笔者在平头哥的官网找到了羽阵600这颗芯片的数据手册。其中提到，羽阵600符合EPC Global Class-1 Generation-2 UHF RFID协议，采用Wide-PAD封装实现芯片与天线高可靠连接，操作温度允许范围为-40℃~85℃。

在结构上，羽阵600主要由模拟&射频部分、数字控制器和存储器三个部分组成。模拟&射频部分提供稳定的电源并解调从阅读器接收的数据，然后由数字控制器进行处理。此外，模拟&射频部分的反向散射将调制数据回发给阅读器。数字控制器包括协议控制、存储控制器以及测试逻辑，负责处理EPC协议并完成读写器的通信。具体的芯片内部结构如下图所示。

图源：平头哥官网

在Wide-PAD的连接方案上，与天线的端口连接有两种配置。在单端口配置中，信号作用于羽阵600天线端口之一。天线端口定义为：RF1P和RF1N为PORT1，RF2P和RF2N为PORT2。天线需要连接到一对对角线PAD，可选择任意一对。

羽阵600也支持双端口连接。这种配置是全向天线技术的重点，通过改善标签方向性，提升读取率。

从定义上看，RFID是自动识别技术的一种，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，利用无线射频方式对记录媒体（电子标签或射频卡）进行读写，从而达到识别目标和数据交换的目的。作为物联网的子行业，RFID位于感知层，是物联网发展的基础之一。在应用场景方面，羽阵600可用于智慧物流、智慧仓储、智慧零售和资产管理等多个领域。

统计数据显示，2019年，全球超高频RFID标签销量约为150亿个，较2018年增长20%，总市值约为9.53亿美元。当前，疫情肆虐让全球电商交易单量大幅增加，导致物流包裹数量快速增长。宋海龙在讲羽阵600的市场应用时指出，2020年仅中国的物流包裹数量大概就有833亿件，这会是RFID应用的一个爆点。

当前，RFID的发展是从高频到超高频，实现了小尺寸、远距离和高速读取。后续，RFID的发展将会突破边界，和其他技术进行融合，比如新型RFID传感标签便是在RFID标签的基础上融入了传感技术，不仅大幅提升了电子标签的灵敏度，也让其功能更加丰富。因此，未来RFID的发展将更加细化，与不同的传感技术融合去适配不同的应用场景。

MIT科研人员研发出的RFID标签，使化学物质探测效率再上一个台阶

如今，很多零售商和生产商都使用 RFID（射频识别）标签追踪产品。 RFID 标签的外观像一张贴纸，内含天线和芯片。当被贴在牛奶罐或衣领上时，使用接收机就可以读取 RFID 标签中存储的产品名称、状态和产地。除此之外，RFID 标签还被广泛应用于各种产品的物流管理、娱乐场所客流管理和运动管理中。

麻省理工学院自动化标识实验室（Auto-ID Lab）长期以来一直处于 RFID 技术的研发前沿。近日，该实验室将传感器功能融入 RFID 标签，研发出一种工作在超高频（UHF）波段的 RFID 标签，能测量葡萄糖浓度，并将信息转发出来。在未来，该团队计划用该 RFID 标签来感知环境中的化学物质和气体，比如一氧化碳。

参与研究的麻省理工学院机械工程研究生 Sai Nithin Reddy Kantareddy 表示，长期以来，研究人员一直试图拓展 RFID 的功能，将具有传感能力的 RFID 标签贴在各个地方，组成巨大的廉价探测网络，用来探测一氧化碳或者氨气，而无需电池供电。

Kantareddy 与研究科学家 Rahul Bhattacharya，以及麻省理工学院开放学习副总裁兼 Daniel Fort Flowers 机械工程教授 Sanjay Sarma 共同开发了这款新型 RFID 标签。

图丨Sanjay Sarma

Sarma 表示，RFID 标签是最廉价、最低功耗的射频通信工具。因此，RFID 标签融合传感功能，是物联网研究的一项里程碑。

以天线为中心的设计难逃多径干扰

之前，RFID 标签有多种类型，包括自带电池的主动 RFID 和不带电池的被动 RFID。 两种标签都包含一个小天线，用户可以通过阅读器读取标签中微型芯片中的信息。主动 RFID 标签无需外部供能，而被动 RFID 标签通过阅读器发射的微波获取能量。

近来，研究人员一直试图在被动 RFID 标签中融入传感功能。努力的方向主要包括研发能够对环境中的特定因子做出反应的天线，然后，天线向阅读器发送不同频率或者不同信号强度的数据，表明探测到了某种物质。

例如，Sarma 团队之前设计了一款 RFID 标签用的天线，会在不同的湿度下用不同的波形传输信号。他们还设计了能通过紧贴血管感知贫血的 RFID 标签。

然而，Kantareddy 认为，这种特定反应天线有一个弱点，就是多径干扰（multipath interference）。 即阅读器接收到的不仅是来自 RFID 标签的直接应答信号，还有直接应答信号通过环境反射到达阅读器的多径信号。多径信号会干扰信息的正常接收，导致虚警或者漏警。

基于芯片的新型设计

Sarma 团队另辟蹊径，在芯片上做文章。他们在市面上采购了能在半主动（拥有电池，但不主动发射信号）和被动两种模式下工作的 RFID 芯片，然后为其加上标准天线。接着，他们在市售芯片上附加了设计的新芯片，使得芯片组只有在特定环境刺激下才激活半主动 RFID 模式，发射一组特定信号。该信号与被动 RFID 模式下的信号不同，能可靠地通知接收者环境中出现了某种特定物质。

Kantareddy 表示，这种方案比基于天线的传感 RFID 技术更加可靠，用户不易受到多径效应的干扰。接下来，团队将致力于通过研究新的数据格式和增强发射信号的功率，进一步提高发送数据的可靠性，降低误报警可能性。

Bhattacharyya 强调，新方案还解决了基于天线的 RFID 传感技术面临的一大问题——大量 RFID 标签同时发射时的相互干扰。 之前被大量短距离被动标签发出的信号搞得困惑不已的用户，现在可以把阅读器放在远处，只有当环境中确实出现特定物质时，阅读器才会发出警报。

即插即用型传感器

在演示实验中，研究团队展示了一款基于市售葡萄糖传感器打造的 RFID 葡萄糖传感器。在葡萄糖接触到标签时，传感器中的电解质发生化学反应，产生电能，给 RFID 提供额外能量。

接着，RFID 标签脱离被动模式，转换为半主动模式。滴加的葡萄糖越多，半主动模式持续的时间就越长。

Kantareddy 表示，用户一接到半主动模式的信号，就可以知道标签已经发现葡萄糖。用户还可以进一步根据半主动模式的持续时间，来测定葡萄糖含量。

当然，目前新型 RFID 葡萄糖探测器的性能还比不上市售的成熟葡萄糖探测器。Kantareddy 表示，目前团队的主要目标不是研发葡萄糖探测器，而是展示，新型 RFID 探测器可以比传统的基于天线的 RFID 探测器更可靠地发送信号。

此外，新型 RFID 探测器的效率更高，因为一方面，在没有感测到目标物质时，RFID 标签工作在被动模式，并不耗电；另一方面，环境中的目标物质本身在接触探测器时也会产生能量，因此发送信号的过程耗费电池并不多。

目前，新型 RFID 标签发射的信号可以在 10 米外接收，而现有技术只能保证 1-2 米外的接收。

接下来，团队计划研发一种一氧化碳检测器。Kantareddy 指出，基于天线的 RFID 传感器设计，对于每种特定的目标物质，都要重新设计天线。而新设计无需更换天线，只需加入目标物质的检测芯片。因此，新型 RFID 传感器可以低成本大面积部署，用来对锅炉、输气管等关键系统进行“即插即用”式的监测。

相关问答

RFID是射频识别技术,不是传感器。它主要通过标签对应的唯一ID号识别标志物。RFID是一种简单的无线系统,只有两个基本器件,该系统用于控制、检测和跟踪物体。...

[回答]RFID技术首先是在低频得到广泛的应用和推广。该频率主要是通过电感耦合的方式进行工作,也就是在读写器线圈和感应器线圈间存在着变压器耦合作用。...

拟募资不超过14.02亿元,用于集成电路12英寸TSV及异质集成智能传感器模块项目。此次募资用于主营业务发展,有利于解决公司产能受限问题,提升公司市场规模...此...

人体红外传感器的特点就是人来输出,人离开后延时自动关闭。适用于走廊、楼道、卫生间、地下室、仓库、车库等场所的自动照明、排气扇的自动抽风以及其它电器的...

[最佳回答]物联网是通过射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统...

rfidaccesscontrol门禁感应器,如果改密码找管理员就可以了。或者以管理员的身份登陆软件操作,更改密码就可以了,密码信息没有固化在设备上。rfidac...

ALE接口可以用于跟踪和监控物体、人员或设备的位置和状态。它可以通过无线技术(如RFID)或其他传感器来收集数据,并将数据传输到应用程序中进行处理和分析。ALE...

[回答]武汉静磁栅机电制造有限公司是专业从事绝对位移传感器系列产品研发和产业化的小微高新技术企业,以自主研发和技术创新为核心,专注位移精确测量,注重...

[回答]2022款帝豪车联网,2019款新帝豪(查成交价|参配|优惠政策)车联网怎么用的2019款新帝豪车联网的运用方式:1、车联网乃是由车辆所处位置、行驶速度以...

但仍要看到我国物联网产业发展面临的瓶颈和深层次问题依然突出。一是产业生态竞争力不强,芯片、传感器、操作系统等核心基础能力依然薄弱,高端产品研发能力不...