根据Gen2协议,超高频RFID标签的加密等级较低,且大部分数据区透明,容易引发信息安全问题,尤其是一些敏感信息的电子标签。这就需要一种加密保护技术,该技术特点是可以控制标签的灵敏度,控制标签的工作距离,同时对数据区进行分区加密,安全要求高的数据必须在近距离通过特殊认证指令进行访问,如图4-17所示。需要注意的是,超高频RFID标签由于系统功耗较小,很难实现非常复杂的加密算法,无法达到像HF那样的金融支付安全等级,但对于一些普通数据的保密是足够了。如果需要此近距离加密的芯片可以选择Impinj的QT技术或G2il+芯片,或者采用国标加密芯片。
阻抗自动调节技术(AutoTune)
阻抗自动调节技术(AutoTune)是Impinj公司的Monza6家族标签芯片的一个新功能,它可以在标签启动时调整芯片的接收机,以最大限度地提高标签在当前环境下的灵敏度。
相同标签在不同的应用环境中会表现出不同的性能。例如,由于贴标物品的材料不同,以及堆叠都会对原有的标签的频率和性能特性产生影响。在AutoTune技术出现之前,标签制造商通过增加标签尺寸或专门为特定应用设计标签来减小这些影响。AutoTune技术采用了标签芯片接收机的阻抗自动调节功能,解决了上述问题。而且AutoTune不需要用户干预,是一个全自动的命令。
每个标签都有一个工作频率范围,在这个范围内它提供最好的读取性能。标签的带宽就是这个频率范围的宽度。AutoTune增加了标签的带宽。与窄带标签相比,宽带标签更能容忍生产制造导致的性能一致性问题、贴标物品的材料差异和环境变化。AutoTune降低了整个供应链的标签SKU数量(多种物品共用一类标签),降低了复杂性和成本。AutoTune还提高了零售商店中的标签灵敏度,并为需要小标签的零售标签打开了新的市场机会。
AutoTune技术的实现机理其实并不复杂,其原理是调整标签芯片接收电路的阻抗,使其与天线阻抗匹配。4.4.2节中介绍了天线设计非常重要的参数是天线与芯片的阻抗匹配。虽然在标签设计时已经完成了完美的阻抗匹配,但标签在生产和使用过程中会存在失配的情况,此时标签的带宽和性能都会受到一定的影响。此时需要调整芯片内部的阻抗使芯片和天线之间重新回到阻抗匹配,可以在芯片内部设置多个开关电容,每个开关电容的大小不同,通过开关切换可以配置出多种不同的芯片阻抗电容值,从而实现阻抗匹配的优化。
具体工作流程:
假定具有自动阻抗调节的芯片内部有3组不同的开关电容,分别是C1=1pF、C2=0.5pF、C3=0.25pF,芯片自身电容为Cs=1pF,这些电容的连接方式为并联。当三个开关都断开时,芯片内电容为自身的Cs=1pF;当开关1和开关2接通开关3断开时,芯片内电容为自身电容与开关1和开关2连接的电容并联,则总电容为:Cs1+C1+C2=2.5pF。
当标签芯片上电后,芯片内部的AutoTune模块启动,电源管理模块和处理器也启动,AutoTune模块会快速地调节这3个开关,共形成8组不同的电容值组合,分别为1pF、1.25pF、1.5pF、1.75pF、2pF、2.25pF、2.5pF、2.75pF。与此同时,电源管理模块会记录每次电容值变化时接收到的能量并发给处理器。当阻抗匹配时,接收机可以收到最强的射频能量,对应于电源管理模块的能量传感器检测电压最高。
处理器将8组数据中检测电压最高时对应的电容值记录下来,并告知AutoTune模块,在本次盘点过程中固定该阻抗(固定三个开关的参数)。
阅读器停止盘点下电后,AutoTune停止工作,并丢弃之前记录的参数。阅读器再次上电时,AutoTune模块重新启动,重复之前的流程。