Рис. 1. Структурная схема системы РЧИ

Основными технологиями, существующими на рынке систем РЧИ, являются:

1. Полупроводниковая, кремниевая технология;
2. Акустоэлектронная технология, использующая пьезоэлектрические материалы и эффекты поверхностных акустических волн (ПАВ).

     Благодаря бурно развивающейся  индустрии полупроводниковой микроэлектроники, базирующейся на кремниевой технологии, системы РЧИ с полупроводниковыми радиочастотными метками получили мощный потенциал и технологическое обеспечение для своего развития.
     Несмотря на доминирующее положение систем РЧИ на базе технологии полупроводниковых радиометок, в России и мире не менее активно развивается альтернативная технология акустоэлектронных приборов и систем РЧИ, базирующаяся на применении пьезоэлектрических материалов и эффектах микроакустоэлектроники, в частности технология систем РЧИ на ПАВ (SAW RFID). Данная технология является в какой-то степени уникальной и абсолютно отличающейся от систем на полупроводниковых радиочастотных метках по протекающим физическим процессам и принципам взаимодействия ПАВ-радиометки со считывателем.
     Системы РЧИ на ПАВ-радиометках имеют уникальные отличительные особенности, определяющие их конкурентные преимущества перед системами на базе полупроводниковых радиочастотных меток. Одним из таких преимуществ является простота и надежность конструкции ПАВ-радиометки при ее эксплуатации, обусловленная тем, что ПАВ-радиометки не имеют внутреннего источника питания, они содержат информацию только в виде неизменяемого электронного кода продукта и код контрольной суммы для обнаружения ошибок.
     ПАВ-радиометка состоит из антенны и пьезокристалла с нанесенной на его поверхности структурой металлизированных полос – волновых рефлекторов и встречно-штыревых преобразователей (ВШП) (рис. 2).
     Предприятие-изготовитель формирует на поверхности пьезоэлектрического чипа ВШП и кодовые рефлекторы, расположение которых определяет идентификационный код радиометки.
     В настоящее время в России и мире нет технологии несанкционированного копирования и подделки таких радиометок, что определяет способность радиометок данного класса обеспечить беспрецедентную защиту потребителя от контрафактной продукции. Защита идентификационного кода радиометки происходит на технологическом уровне.

Рис. 2. Схема работы ПАВ-метки

Принцип работы и формирования ПАВ в радиометке основан на прямом и обратном пьезоэффектах. Зондирующее электромагнитное излучение от антенны считывателя принимается антенной ПАВ-радиометки и передается на ВШП, с помощью которого на поверхности пьезоэлектрического кристалла возбуждаются и распространяются с определенной скоростью поверхностные акустические волны (рис. 3).

Рис. 3. Вид поверхностных акустических волн

Отразившись от набора волновых рефлекторов, поверхностные акустические волны подвергаются обратному преобразованию в электромагнитный сигнал, излучаемый антенной ПАВ-радиометки и улавливаемый считывателем. Форма и количество волновых рефлекторов на поверхности пьезоэлектрического кристалла ПАВ- радиометки определяют внутреннюю структуру переотраженного (модулированного по фазе) сигнала, закладывая в него уникальный код радиометки.

     На рис. 4а) представлена фотография пьезоэлектрического чипа с ПАВ структурой (ВШП и кодовые рефлекторы) в металлостеклянном корпусе; на рис. 4б) – ПАВ- радиометка с щелевой антенной; на рис. 4в) – ПАВ-радиометка (с рисунка 4б)) в вандалозащищенном корпусе.

а)  

б)  

в)

Рис. 4. Внешний вид радиометок на ПАВ

Основные технические характеристики системы РЧИ на ПАВ, разработанной в ОАО «Авангард», приведены в табл. 1.

Таблица 1
Основные технические характеристики системы РЧИ на ПАВ-радиометках

Инженерами различных институтов были разработаны ряд систем РЧИ на базе полупроводниковых радиочастотных меток, работающих в различных частотных диапазонах, имеющие разные протоколы и интерфейсы обмена данными, с различной организацией энергопотребления, памяти идентификационной информации и принципами взаимодействия с устройствами считывания/опроса.
     Созданная в 1997 г. в структуре международной организации по стандартизации (ISO) рабочая группа ISO/JTC1/SC31/WG4 «Радиочастотная идентификация для управления предметами» проводит  работу по стандартизации правил кодирования данных, параметров радиоинтерфейсов, протоколов данных, программного обеспечения, терминологии, маркировки и т.п. систем РЧИ на базе полупроводниковых радиочастотных меток. Анализ характеристик выпускаемого оборудования и опрос международных экспертов выявили основные диапазоны рабочих частот: менее 135 кГц, 13,56 МГц, 860-930 МГц, 2,45 ГГц и  433 МГц. Для этих диапазонов рабочих частот до настоящего времени ведутся работы по стандартизации систем РЧИ.
     В существующей номенклатуре стандартов РЧИ отсутствуют стандарты по радиочастотной идентификации, использующей поверхностные акустические волны (РЧИ-ПАВ, англ. SAWRFID).
     По мнению специалистов ОАО «Авангард», необходима  разработка дополнительного ряда стандартов, определяющих РЧИ-ПАВ,  принципы физического построения, кодирования, воздушный интерфейс коммуникации (чтения), спектральные полосы сигналов и областей применения. Это позволит уравновесить положение систем РЧИ на ПАВ на отечественном и зарубежных рынках по отношению к системам на базе полупроводниковых радиометок. Сложившаяся ситуация в области стандартизации систем РЧИ не противоречит тенденции распространения систем РЧИ на ПАВ на отечественные и европейские рынки, так как в соответствии с ГОСТ Р ИСО/МЭК 19762-3?2011 «Информационные технологии. Технологии автоматической идентификации и сбора данных (АИСД). Гармонизированный словарь. Часть 3. Радиочастотная идентификация (РЧИ)» радиочастотные метки на ПАВ могут быть отнесены к пассивным радиочастотным меткам.

В. Калинин, к.т.н.

ОАО «АВАНГАРД»
195271 г. Санкт-Петербург, Кондратьевский проспект, д. 72
Тел.: (812) 540-15-50
Факс: (812) 545-37-85
E-mail: avangard@avangard.org
WEB: http://www.avangard.org