RFID sin chip

Las etiquetas RFID sin chip son etiquetas RFID que no requieren un microchip en el transpondedor.

Las RFID ofrecen mayor alcance y capacidad de automatización, a diferencia de los códigos de barras que requieren un operador humano para su lectura. El principal obstáculo para su adopción es su coste. El diseño y la fabricación de los ASIC necesarios para las RFID constituyen la mayor parte de su coste, por lo que eliminar por completo los circuitos integrados puede reducirlo significativamente. Los principales desafíos en el diseño de RFID sin chip son la codificación y la transmisión de datos. ^{[ 1 ]}

En comparación con la RFID clásica y los códigos de barras , la RFID ofrece un amplio abanico de funcionalidades relacionadas con el uso de ondas de radiofrecuencia (RF) para el intercambio de datos. Facilita la adquisición del identificador (ID) y permite lecturas volumétricas, todo ello en etiquetas con información modificable. Estas funciones son imposibles de implementar con un código de barras, pero en realidad, el 70 % de los artículos fabricados en todo el mundo lo incorporan, dado que la etiqueta y el lector son relativamente económicos. ^{[ 2 ]}

También es cierto que la RFID aporta otras funcionalidades importantes, por lo que la cuestión radica en imaginar una tecnología basada en ondas de radiofrecuencia como vector de comunicación que conserve algunas de las ventajas de los códigos de barras. En la práctica, el coste del sistema, y ​​en particular el de las etiquetas que deben producirse en grandes cantidades, sigue siendo el punto central. Debido a la presencia de circuitos electrónicos, estas etiquetas tienen un coste considerable, mucho mayor que el de los códigos de barras. Por lo tanto, es lógico que una solución sencilla consista en producir etiquetas de radiofrecuencia sin chip. El elevado coste de las etiquetas RFID es, de hecho, una de las principales razones por las que la RFID con chip es poco común en el mercado de etiquetas para productos de amplia distribución, un mercado que mueve decenas de miles de millones de unidades vendidas al año. En este mercado, los códigos de barras ópticos son muy utilizados.

Sin embargo, técnicamente hablando, la RFID con chip ofrece ventajas significativas, como una mayor distancia de lectura y la capacidad de detectar un objetivo fuera del campo de visión, independientemente de su posición. El concepto de etiqueta RF sin chip se ha desarrollado con la idea de competir con los códigos de barras en ciertas áreas de aplicación. La RFID cuenta con muchos argumentos a su favor en términos de funcionalidad; el único problema que persiste es el precio. El código de barras no ofrece ninguna otra función aparte de la recuperación de la identificación; sin embargo, la tecnología está probada, ampliamente utilizada y es extremadamente económica.

La RFID sin chip también ofrece importantes ventajas funcionales, especialmente en cuanto a coste, durabilidad e imprimibilidad. Algunas funcionalidades son versiones reducidas de las que puede ofrecer la RFID (el rango de lectura y la flexibilidad de lectura se ven reducidos...), mientras que otras parecen ser aún más relevantes en la RFID sin chip (discreción, integridad del producto de la etiqueta). La principal ventaja reside en el coste de las etiquetas sin chip. En comparación con los códigos de barras, la tecnología sin chip debe aportar otras características imposibles de implementar con el enfoque óptico, manteniendo al mismo tiempo un coste muy bajo, es decir, una opción potencialmente imprimible. Por ello, las capacidades de escritura/reescritura y de sensor son características cruciales para el desarrollo a gran escala de esta tecnología. Por ejemplo, el desarrollo de etiquetas con sensores de muy bajo coste es ahora muy esperado por razones de aplicación. ^{[ 3 ]}

Al igual que otras tecnologías RFID existentes , las etiquetas RFID sin chip se asocian a un lector de radiofrecuencia específico, que interroga la etiqueta y recupera la información que contiene. El principio de funcionamiento del lector se basa en la emisión de una señal electromagnética (EM) específica hacia la etiqueta y la captura de la señal reflejada por esta. El procesamiento de la señal recibida —principalmente mediante una etapa de decodificación— permite recuperar la información contenida en la etiqueta. ^{[ 4 ]}

Sin embargo, las etiquetas RFID sin chip son fundamentalmente diferentes de las etiquetas RFID. En estas últimas, el lector envía una trama específica ^{[ 5 ]} hacia la etiqueta según un esquema clásico de modulación binaria. La etiqueta demodula esta señal, procesa la solicitud, posiblemente escribe datos en su memoria y envía una respuesta, modulando su carga. ^{[ 6 ]} Las etiquetas RFID sin chip, por otro lado, funcionan sin un protocolo de comunicación . Emplean una matriz de antenas dipolo sintonizadas a diferentes frecuencias. ^{[ 7 ]} El interrogador genera una señal de barrido de frecuencia y busca caídas de señal. Cada antena dipolo puede codificar un bit. La frecuencia barrida estará determinada por la longitud de la antena. Pueden considerarse como objetivos de radar que poseen una firma temporal o frecuencial específica y estacionaria. Con esta tecnología, la lectura remota de un identificador consiste en analizar la firma de radar de la etiqueta.

Actualmente, uno de los principales desafíos de la tecnología sin chip es la robustez de la detección de etiquetas en diferentes entornos. ^{[ 7 ]} Es inútil intentar aumentar la cantidad de información que puede tener una etiqueta sin chip si la identificación de la etiqueta no se puede leer correctamente en entornos reales y sin técnicas de calibración complejas. La detección de una etiqueta sin chip en entornos ruidosos es mucho más difícil en RFID sin chip que en RFID UHF debido a la ausencia de modulación en el tiempo, es decir, la ausencia de dos estados diferentes en la señal de retrodispersión.

onda acústica superficial

Los dispositivos de ondas acústicas superficiales constan de un cristal piezoeléctrico de niobato de litio sobre el que se fabrican transductores mediante tecnología fotolitográfica de una sola capa metálica. Los transductores suelen ser transductores interdigitales (IDT), que presentan una estructura de peine de dos dientes. Una antena se acopla al IDT para la recepción y transmisión. Los transductores convierten la onda de radio incidente en ondas acústicas superficiales que viajan sobre la superficie del cristal hasta alcanzar los reflectores de codificación, los cuales reflejan algunas ondas y transmiten el resto. El IDT recoge las ondas reflejadas y las transmite al lector. El primer y el último reflector se utilizan para la calibración, ya que la respuesta puede verse afectada por parámetros físicos como la temperatura. También se puede utilizar un par de reflectores para la corrección de errores. Las reflexiones aumentan de tamaño desde el IDT más cercano al más lejano para compensar las pérdidas debidas a los reflectores precedentes y la atenuación de la onda. Los datos se codifican mediante modulación por posición de pulso (PPM). El cristal se divide lógicamente en grupos, de modo que cada grupo suele tener una longitud igual al inverso del ancho de banda. Cada grupo se divide en ranuras de igual ancho. El reflector puede colocarse en cualquier ranura. La última ranura de cada grupo suele estar sin usar, dejando n-1 posiciones para el reflector, codificando así n-1 estados. La frecuencia de repetición del PPM es igual al ancho de banda del sistema. La posición de la ranura del reflector puede utilizarse para codificar la fase. La dependencia de la temperatura de los dispositivos implica que también pueden funcionar como sensores de temperatura. ^{[ 20 ]}

En los últimos años se han logrado importantes avances en los sistemas de comunicación basados ​​en dispositivos electrónicos, donde un circuito integrado constituye el núcleo del sistema. Sin embargo, la popularización de estos sistemas basados ​​en chips, como el RFID, ha generado problemas medioambientales.

Últimamente, nuevos proyectos de investigación, como el proyecto ScattererID financiado por el Consejo Europeo de Investigación (ERC) ^{[ 22 ],} han introducido el paradigma del sistema de comunicación RF basado en etiquetas sin chip, donde se pueden agregar nuevas funcionalidades útiles. Con costos comparables a los de un código de barras, estas etiquetas deberían destacarse por proporcionar más funcionalidades que el enfoque óptico. El objetivo del proyecto ScattererID es demostrar que es posible asociar la identificación de la etiqueta sin chip con otras características, como la capacidad de escribir y reescribir la información, asociar una identificación con una función de sensor y asociar una identificación con el reconocimiento de gestos .

La posibilidad de diseñar etiquetas reconfigurables y de bajo coste implica el desarrollo de enfoques originales a la vanguardia del progreso, como el uso de CBRAM de la microelectrónica , que permite lograr elementos reconfigurables basados ​​en nanointerruptores.

Además de los conceptos reconfigurables, los avances posteriores se han centrado en aumentar la densidad de datos e integrar la funcionalidad de detección dentro de una única etiqueta RFID sin chip. Rather et al. propusieron una metodología de diseño novedosa que permite una alta capacidad de codificación de datos de hasta 18 bits dentro de un tamaño de etiqueta compacto de aproximadamente 4,8  cm, al tiempo que incorpora simultáneamente la capacidad de detección en la misma estructura. ^{[ 23 ]} La metodología emplea configuraciones de etiquetas despolarizantes y geometrías de resonadores optimizadas para lograr una alta eficiencia espectral y un rendimiento robusto, lo que representa una de las densidades de bits más altas reportadas logradas en conjunto con mecanismos de detección que operan dentro de bandas de frecuencia similares.