發布日期：2022-05-20 點擊率：37
電池輔助的被動式(Battery-Assisted, Passive，簡稱BAP) RFID標簽所以成為技術議題之一 ，在于其相較于一般被動式RFID標簽而言，能在較困難的應用環境中改善標簽讀取的可靠度，更能符合客戶的需求，例如航空零件、工業紙卷等；而相較于主動式RFID標簽而言，BAP RFID標簽的價格較為經濟。
運作原理
RF應答器(transponder)通常被為天線內部電力來源，一般被動式應答器內沒有電池，而必須就無線射頻所接收到的能量來啟動應答器的電路系統(circuitry)與傳輸訊號給讀取器；主動式應答器內含電池可啟動應答器并匯集RF能量以應傳輸；而BAP RFID標簽內應答器含電池，用以促使標簽啟動電路系統或感應器(Sensor)等，藉由讀取器訊號所取得能量，來喚醒標簽內的晶片(Chip)并提供反向散射(backscatter)訊號。
根據BAP RFID標簽業者指出，該標簽能匯集反向散射能量，借以降低應答器在反向散射所耗能量，而一般被動式RFID標簽在這點只能利用到10%-15%。所以，前者得透過設計以延長電池壽命與擴大通訊范圍，標簽讀取率也就更可靠。
基于這樣的原理，BAP RFID標簽在應用上有更多的可能：
?可搭配應用環境在讀取距離、讀取器可靠度、記憶體空間與感應器等，有更彈性的組合，應用廠商的受限也可以比較少。
?訊號框架(Single infrastructure)上可應用在不同材質(包括金屬、高含水、盒子等)的產品組合，也可以應用于完成品、制造資材、人員。
?連結于感應網路、強化標簽對標簽通信、定位等新應用。
技術議題
BAP RFID標簽的主要元件有天線、chip與(微)電池、感應器等。
天線設計
BAP RFID標簽在接收器的天線設計要能兼顧敏感度與反向散射能量，才能讓標簽的接收器有最佳的耦合效果。 下圖為廠商Intellflex在其BAP RFID標簽天線內demodulator與decoder中設計擴大所接收訊號與接收敏感度，借此以取得更好反向散射效果。
圖1、廠商Intellflex之BAP RFID標簽天線圖解
標簽與讀取器間的空中介面管理
另外，為確保可靠的讀取率，標簽與讀取器間的空中介面管理也是相當重要，特別是在多個讀取器存在的應用環境下。在封閉的應用系統中固然可以以切割頻道(spilt band)來降低讀取器彼此在空中介面上的干擾，但在一般應用環境下，則有賴調整電力等級(power leveing)或限制讀取器的傳輸(特別就向前傳輸forward transmissions)上。這些都將影響BAP RFID標簽在天線類型或空間介面溝通上的溝通設定。
電池壽命
BAP RFID標簽在設計上要節省電池耗電，需搭配喚醒(Wake-up)機制、運算、感應器上支援等技術配合。在某些BAP RFID標簽設計，即將應答器的省電模組預設時點來控制應答器的運作Mode，借此來節省標簽內(微)電池的耗電。
另外，現在很多國家都有要求電池的回收措施，這也是需要予以考慮的。
印刷性電池(Printed batteries)
印刷性電池、充電電池( Rechargable batteries，如Infinite Power、Cymbet..等等)的研發，與利用RF訊號、太陽能或動作(motion)來儲存電能等，也為電池的未來增添更多技術上可行性。
某些應答器的電池應用軟性(printed)電子技術，既輕薄又有彈性，相較于一般的IC與天線制程，該應答器在制程中內嵌電池，這種RFID應答器包括一個以上的電池、一個以上的天線與一個IC來儲存資訊。這些應答器厚度小于1 mm，以本刊上期介紹的PowerR標簽即具有這樣的特色。
圖2、廠商PowerID之PowerR標簽厚度只有1 mm
連結感應器時的標簽控制
在一些特定應用情境下，BAP RFID標簽在IC內嵌一個以上的感應器，包括感應于動作、溫度、震動、濕度、輻射、氣味或氣體、重量、藥品等，要能有效擷取與利用這些感應資料在控制上要能有RF modem與足夠的記憶體空間以寫入或寫出系統。
整個RFID系統中，搭配應用所需，還可設定Time-dependent警示，例如由IC在當地溫度超過預設溫度范圍時即送出警示訊號給讀取器，如圖3廠商Alien與3PL Solution曾在冷鏈管理專案中，提供這樣的機制。
圖3、廠商Alien與3PL Solution在冷鏈管理專案中，溫度超過預設范圍時即送出警示
這份由IC送出的警示訊號還可附上時間戳記(stamp)，這些感應偵測所得紀錄還可被存在記憶體中，那么即便標簽不在讀取器通訊范圍中，這些紀錄還是可被事( Event)后追蹤，這些紀錄特別是在生鮮食品包裝、藥品供應時，是相當重要的。
與讀取器搭配
為了達到更好反向散射效果，某些應答器利用IC來模組化要傳輸給讀取器的資訊，利用IC模組化應答器天線的雷達截面積(radar cross-section，簡稱RCS)，如此一來能做反向散射的詢答射頻能量可最大化，應答器的通訊范圍也可最大化。
另外，相關業者也正思索如何讓一般市面讀取器來讀取，最好能讓既有讀取器直接載入一軟體(firmware)即可直接讀取，以達到更經濟配套。
其他
搭配特定應用所需，也可能就應答器中設有控制模組，需要接收到由讀取器送出特定命令指令來啟動或關閉，甚至在裝置外觀上搭配LED (light- emitting diode)或LCD ( liquid crystal display LCD)，如此可便于現場人員查覺；例如當產品過期或現場溫度不符時，LCD等可透過顏色的改變，讓現場人員得以目視察覺，當場即可現場調整。
圖4、發表于日本BAP網站的BAP試作機搭配LCD
未來可期
BAP RFID標簽在一些特殊應用情境，如資產或資材定位、有害廢棄物的追蹤、冷凍鏈(Cold chain)的溫控…等，能克服一般被動式RFID標簽所不及之處。以近日波音公司Dreamline 787航機系列維修零件看來，BAP RFID標簽似乎可以擴大未來RFID于航機維修零件追蹤之應用，未來成長可期。
茲就相關文獻所載已知BAP UHF RFID應答器相關專利匯整如下，僅供參考。
表1、已知主要BAP UHF RFID應答器相關專利
（文/ EPCglobal Taiwan?張錦萍）
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