01.引入射频识别（radiofrequencyidentificationdevices）技术（简称RFID），它诞生于1940年代至1950年代。技术的集成度、形式和应用范围都发生了很大的变化。今天的RFID技术，在融合了物联网（InternetofThings）技术无线信息、能量传输（WirelessInformationandPowerTransfer）技术、物体识别（objectidentification）和高效低能传感（energyefficientsensing）之后技术，已成为未来信息系统中传感和通信的新范式，也被认为是21世纪最有前途的信息技术之一[1]。RFID技术具有非接触传感、信息无线传输、标签无线供电、易于部署、非视距传输、灵活粘贴等特点。农业关键技术、食品供应链）。本文首先介绍了RFID标签技术的发展，然后总结了近年来RFID天线技术和新型传感器的发展，然后简要总结了近年来RFID前沿创新的应用，最后描述了RFID目前面临的挑战和讨论了未来的发展前景。02.RFID标签技术的发展2.1Chip-lessRFID以往通常意义上的RFID标签采用的是电感耦合和背向散射技术，其标签本质上是硅芯片集成电路。目前，为了提高RFID部署的便利性，降低布局成本，提出可以使用无硅芯片的RFID标签。其工作方式是改变RFID标签的无线电波形来传输数据，无需复杂的集成电路。电路频率谐振效应起作用。Chip-lessRFID的示意图如下图1所示。图1Chip-lessRFIDSchematicDiagramChip-lessRFID的数据存储容量远小于包含芯片的RFID系统。但是，由于没有硅芯片，无芯片RFID的成本明显低于有芯片的RFID。因此，无芯片RFID已成为低成本传感和识别应用的竞争选择[2]。2.2灵活快速的RFID标签打印技术喷墨打印工艺使RFID标签的制造和使用更加方便快捷[3]。印刷电子技术是将传统印刷技术与电子技术相结合，将传统印刷技术应用于电子制造的新技术[4]。与传统的电子元件制造方法相比，印刷技术在氧化环境中更稳定，具有成本效益、灵活性和环境友好等优势。其中，接触式主要包括柔印、胶印和丝网凹印，非接触式主要包括喷墨印刷。其原理如图2所示。图2四种典型的标签打印技术柔性RFID打印技术主要用于制造基于芯片的RFID天线和无芯片RFID。对于RFID标签制造，新标签在相纸、塑料或纺织品上印刷石墨烯、银或铜等纳米粒子，用于电路集成。近十年来，资源稀缺、产品更新换代迅速、生态环境恶化，使得市场对现代技术提出了低成本、灵活、绿色的需求。作为电子基板，纸基板具有成本低、可批量生产等优点，受到广泛关注。同时，虽然纳米粒子导电油墨由铜(Cu)、金(Au)、石墨烯、碳纳米管(CNT)等多种材料制成，但银纳米粒子油墨是在纸上印刷电子导电迹线的基础。新的选择。通过利用新的标签打印技术，可以制造出价格更便宜但性能更优越的RFID标签。2.3RFID标签集成电路的发展在RFID应用中，许多新的RFID集成电路方法被发明为RFID标签，包括UHFEPCClass-1G2和NFCISO/IEC14443和ISO/IEC15693，一些有代表性的集成电路技术总结在表一。表1RFIDIC技术参数比较大多数这些IC都集成了RF能量收集电路、内部逻辑控制和存储器以及允许读取和写入功能以更新传感器数据的串行端口。一些RFID芯片包括一个模数转换器(adc)，用于连接传感器组件，例如MLX90129和SL13A。Melexis针对低功耗、低电压电池和无电池应用优化了MLX90129芯片，无需其他组件即可将其用作RFID温度计；SL13A标签符合ISO15693标准，可以与近场通信(NFC-V)和射频识别(HFRFID)阅读器相结合，奥地利微电子(AMS)为医疗设备OEM提供了实现一些新应用的机会，如标签可以轻松安全地植入患者体内（或直接让患者吞咽）。患者只需将具有射频功能的手机或平板贴近身体，即可读取特定的生理值，全天候掌握自己的身体状况。德州仪器（TI）RF430FRL152HRFID传感器集成了低功耗单片机MSP430和14位数字信号A/D（模拟/数字）接口，有效推动了芯片的进一步发展。它实现了低功耗、读写速度快、无限读写续航和高电磁抗扰度等综合优势，由集成天线和环境光、温度传感器的基板组成。内置传感模块的集成使得开发不同的基于RFID的应用变得更加容易。03.RFID技术的发展与创新应用3.1RFID天线技术的发展射频能量收集电路主要由天线、整流器、倍增器和储能器件组成，如下图3所示：图3原理图射频能量收集电路的天线捕获电磁场射频能量，然后整流器将射频能量通过整流器转换成直流电压，最后将电压倍增器升高的电压存储在储能器件中。常用的天线如下图4所示，其中图a中的天线常用于HFRFID系统，b-d中的天线常用于UHFRFID系统。图4常用的RFID天线高增益天线可以提高转换效率，获得更大的功率，所以高增益天线是首选。天线的性能可以通过增益、频带、辐射方向、极化、物理尺寸或应用领域等参数来评估。天线位于RFID传感装置的前端，是决定RFID传感器性能的关键部件，包括读取距离、工作速度和传感器模块的尺寸。因此，设计新颖的天线以提高传感器器件的性能并适应不同的应用场景成为研究热点。主要贡献集中在尺寸小型化、可折叠天线、三维天线、金属表面贴装天线、多波段天线、全向和定向天线等方面。表2总结了一些有代表性的结果。表二新型RFID天线技术参数比较对于RFID传感器，典型RFID标签的天线设计是通用的，需要阻抗匹配以实现最大读取范围。然而，由于传感器和各种设备的出现，能源消耗显着增加。为了获得稳定的RFID传感器数据，RFID传感器天线还可以配置为多端口采集自然能量，以增强自供电无线传感器的能量采集，如图5所示。图5.Multi-portEnergyHarvestingRFIDSensors3.2创新RFID传感器的开发由于RFID传感技术在未来的物联网时代蕴藏着巨大的商机，TI、STMicroelectronics、ASM、Farsen、Axzon和Impinj等行业先驱也纷纷涉足这一领域。在特定领域投入了大量精力。已经发明了一些新颖的RF-DC转换器模块、RFID收发器和RFID集成电路。市场上也有一些针对不同应用的新技术解决方案。下面的表3列出了一些有前途的传感器RFID集成电路开发案例。表3新型RFID集成电路技术参数对比在RFID集成电路的基础上，这些公司还给出了一些新型应用模块的例子，如下图6所示。图6商用RFID传感器解决方案示例上图（a）是ONSemiconductor生产的SPS1M002系列，采用MagnusS2集成电路，传感器标签设计用于被动感应各种表面和成品（如塑料、木材和石膏）。该标签将感测到的湿度/水平信息数字化，并可由符合UHFRFIDGen2标准的阅读器读取。这种无电池无线传感器可以大大提高终端产品的可靠性，并为在工业环境中的部署提供许多好处。图（b）是Farsens生产的EPCC1G2标签。ZYGOS-RM可以根据具体应用定制不同的天线设计和尺寸。它用于负载传感。负载范围0~5kg，精度50g，传感器极限感知距离20m。图（c）为德州仪器（TI）生产的高精度（误差小于0.1℃）无源RFID温度传感器，传感范围为-40℃至85℃。例如，它可用于检测人的皮肤温度变化，以了解一个人的健康状况。图（d）为德州仪器（TI）生产的NFC键盘，用于替代触摸键盘。该键盘每分钟可输入400多个字符，无需电池，功耗低（MSP430MCU和RF430CL330RFID标签的功耗均为20毫瓦左右），支持NFC的手机可以快速找到并识别键盘。04.基于RFID传感器的新应用RFID传感器技术集无线电力、数据传输和目标识别于一体。它是一种新型的传感和通信方式，具有广阔的应用前景。一方面，无线电力和数据传输提供了一个接口，无需电线和电池即可从被测物体传输传感数据，从而实现传感器设备的显着小型化。因此，随着RFID技术与轻量化传感器技术的全新融合，一些以往在技术上具有挑战性的测量任务变得更加便捷。应用领域包括消费电子、医疗保健、食品和农业、化工、制造和物流、土木工程、汽车、机械等，并以典型示例进行总结，如下图7所示。图7RFID传感器技术的一些应用领域和新实例05.挑战和发展趋势5.1RFID目前面临的挑战虽然技术不断进步，通过文献研究也发现了许多基于RFID的传感器技术的创新应用，但是大部分工作仍处于概念验证演示和实验室测试和评估阶段。研究成果与实际应用还有较大差距。主要挑战如下：1）射频前端能量采集和功率转换的效率；2）RFID传感器底层技术在天线、集成电路功能、传感元件、数据协议等方面表现出极大的异构性；3）性能可靠性，RFID传感器主要附着在被测物体上进行识别和参数传感。但在实际应用中也会受到一些环境因素的影响；5.2RFID发展趋势一方面，如何整合一些新材料和新工艺来提高RFID传感器技术的性能将成为研究的重点。用于扩展RFID传感器读取范围的RFID中继器技术也将引起极大的兴趣。此外，用于广域和多目标监控的RFID传感器网络也将在学术研究中占有一席之地，利用无电池和轻便的性能优势。另一方面，RFID传感技术被认为是未来信息系统的一项革命性技术，其在物联网中的应用备受关注。这些包括但不限于：1)制造中的产品生命周期管理(PLM)；2)人体物理特性的持续监测；3）智能物流中的RFID传感器；4）智慧农业中的RFID传感器；06.总结RFID传感技术的快速发展和广泛应用，在不同的应用领域产生了新的解决方案，为未来物联网丰富的传感应用提供了非常广阔的前景。在物联网时代，RFID传感技术将继续吸引产学界的研究，传感与通信将成为信息基础设施的基础。RFID传感器技术将在生物医学领域有更多的应用，可以植入人体，在土木工程中集成到土木结构中进行健康监测，在民用建筑中用于低成本高质量的监测。安全生产等，将在诸多领域产生深远影响。//参考文献[1]李成元．射频识别技术应用与发展研究[J]．无线互联网技术,2016(20):146-148.[2]沉毅，罗志林．一种采用紧凑型圆偏振无芯片标签的低成本UWB-RFID系统[J]。IEEE天线和无线传播快报，2012年，11:1382-1385。[3]金，S。马里奥蒂，C.；Alimenti,F.；梅扎诺特，P.；Georgiadis，A.；科拉多，A.；罗塞利，L.；坦策里斯，M.M.无需电池：用于认知智能应用的永久性支持RFID的无线传感器。IEEE微波。马格。2013,14,66–77.[4]儿子，H.W.使用有损基板的金属表面RFID标签天线设计。电子。莱特。2008,44,711–713.[5]马修斯FK，吉尔赫姆PB，托马斯GRC。金属结构位移监测用无源无线传感器[J]．IEEELatinAmericaTransactions,2018,16(5):1353-1357.[6]马林德拉AMJ，田国玉。用于金属裂纹检测和表征的无芯片RFID传感器标签[J]。IEEE微波理论与T汇刊技术，2018：1-11。
