白皮书-变色龙技术让低成本传感器变得可能一, 背景
RFmicron的magnus芯片提供给业内唯一的自我调谐的能力，叫做变色龙技术。它是芯片上的一个模拟信号处理电路完成的，在每次标签被读取的时候，变色龙技术自动调整IC的输入阻抗来最优地调谐标签。
基于传统芯片的标签能通过一系列的外部因素来去调谐,大部分通常都是被液体或者金属的靠近。这样的因素能改变标签天线的阻抗特性。当标签芯片有一个固定的阻抗的时候，芯片和无线之间的不匹配就产生了，降低了标签的性能。随着条件的改变，变色龙技术保持天线和芯片之间的匹配，继而就产生了更加一致的标签性能。更详细的阻抗匹配和变色龙技术的介绍，请参考另一份白皮书“变色龙自调谐”。
二, 基于变色龙技术的无线无源传感器
一个无线无源传感器由magnus S系列的芯片（图1）和一个天线组成。Magnus S芯片包含了一系列的调谐电容在无线端口和EPC class-1 Gen2 RFID引擎(图2)之间。变色龙引擎通过开关电容进入或退出此电路来动态地调整芯片的输入阻抗，来最大化递交给RFID引擎的功率。在magnus S芯片上，一组电容有32个电容状态由一个5比特的传感器代码来表示的就是调谐设置。传感器代码可以通过标准的GEN 2读取命令来从magnus S芯片获得.
传感器代码提供了对标签天线的阻抗的一个测量。如果在读取标签的天线阻抗发生了变化，传感器代码也会因为变色龙引擎适应电容组而变化，在每次读取时来匹配天线阻抗。传感器代码的改变意味着天线阻抗的改变，继而传感器代码就反映了天线环境的变化。
假如标签的天线是用来响应一个已知环境的变化，传感器代码就能提供一个对于环境改变的一个量化的测量。在现实的情况下，传感器代码使得标签成为一个无线无源传感器。
将变色龙引擎做为一个传感器使用是在图3中用水份标签展示出来的。此标签由一个典型的迂回的偶极无线，和一个相互交叉的电容组成的感应区域而形成，图4显示出了当一个水滴施加的情况下的感应区域。图5显示了用一个标准的RFID读卡器用标准的EPC读取指令读得的传感器代码，明显地看到水份的出现可以被此无线无源传感器轻易地检测到。
三, 简单且不贵
Magnus S芯片确保了一个新的类别的市场上没有的低成本和无源传感器。就像传统的GEN 2无源标签一样, 一个Magnus S传感器由一个芯片和天线构成，而不需要其它的外围元器件。继而传感器成本可以和其它的GEN 2无源标签成本类似.还有，Magnus S传感器不需要电池，所以是免维护的。
Magnus S传感器使得以前的基于传感器的监控的有效方案不可能变得可能，比如要求超低成本的安装，无线连接，非常大量的标签，非常长的免维护时间或非常小和细的物理尺寸。
通过使用EPC class-1 Gen 2的标准，Magnus S确保了用现存的随处可得的低成本UHF RFID设备的完全的无源和无线感应.
四, 系统要求
使用Magnus S芯片成为无源传感器的主要挑战是天线的设计来转换要感应的环境变量成为一个阻抗的变化，让变色龙引擎能将其转化成一个传感器代码，当它动态地匹配天线阻抗到芯片阻抗时。
从最基础来看，一个天线就可以当作电阻，电感，电容（RLC）调谐电路。这三项中的一项或三者的综合都能够被利用来用天线去感应其环境。
传感器设计师必须选择一个物理的机制且设计天线来最大化其阻抗改变给这个机制。物理机制的数量原则上是无限的，所有最好通过一个例子的解说最容易。
图3的传感器当标签变湿的时候测量水份的存在。水具备了一个非常高的介电常数~80，所以那相互交叉的电容就感应到了一个电容的大的取决于它是干燥还是湿润的变化。偶极天线感应到一个阻抗的取决于水在电容上的份量变化，变色龙引擎转换这个成为一个传感器代码就指出了水份出现的多少。传感器代码就是标签上的水量的指示器了。
通常来讲，感抗和电容可以通过使用受环境影响的材料来获得，或者用受尺寸的物理改变的材料来获得。阻抗可以通过利用阻抗丢失将一个振荡回路的共振频率拉高获得。使用感抗或者电容的优势是这些机制通常不会影响读取范围。由于功率在阻抗中的消散使用阻抗的变化会产生一些标签读取范围的丢失。
五, 解析度
变色龙引擎是一个ADC转换阻抗成一个5比特解析度的数。假如在一个RFID单一通道采样，最大的传感器的解析度是５比特。如果传感器使用可变代码的字集的话，其解析度会降低。
美国RFID频段有５０个通道介乎于902-928MHZ,就是2.8%的分数带宽。这么小的频率变化意味着每个通道的测试基本上得到的是同样的信息，所以横穿所有50通道的测量就是一种过采样。
ADC通常使用过采样和均值化来提升解析度。有几个限制必须满足：
1，转换的噪声必须类似于白噪声
2，噪声幅度必须足够大来移动采样的阻抗至少一个码。
3，阻抗有同样的可能性在两个代码之间取任何的值
使用了变色龙引擎的传感器通常满足这些的条件。
过采样和均值化增加解析度比特的有效数，N，当
Zos=4^N Zs
当Zos是过采样通道的数量，Zs是过采样之前采样通道的数量。Zs=1继而就是读取传感器的最小样本数。
当使用所有50个美国通道时，解析度的有效增加是50=4^N即N=2.8.假如所有的32种变色龙引擎状态都在传感器中用到的话，那么最大有效解析度就是5+2.8=7.8比特。如果要少用几个状态，那么有效解析度就会降低. 例如如果一个传感器只用8个代码，那么最大有效解析度是3+2.8=5.8比特。欧洲频段的10个通道使用的话，最大解析度是10=4^N 既N=1.7给出了一个总的最大比特数6.7
六, 应用
使用变色龙引擎传感器代码读取来实现完全的无源传感器的应用范围实质上是无穷的。任何的物理效果能影响电容, 感抗，阻抗或天线负载都能用来做一个传感器。因为在多个频率的采样，解析度能够高至7.8比特。
应用领域比如含水，包括水蒸汽检测, 当湿润会导致产品亏损或降级感应库存材料的湿润程度，对发霉或者腐蚀敏感，难以进入场地的泄漏。
固态薄膜和一系列的气体产生反应会导致阻抗的变化，使得传感器标签的构造能和工业上重要的气体产生反应比如CO，CO2，NOx，H2S，O2和CL2.薄膜沉积到一个相互交错的电容能产生足够电路常数改变，通过传感器代码而可读取来生产无源无线传感器。
微米级别的解析度的靠近是可以通过在附近的金属表面涡电流产生的感抗的改变而可检测。这就可以用来检测位移或设计压力传感器。
无线本身的物理变形所产生的天线共振频率的改变，变色龙引擎会调整传感器代码来适应这个改变。应用范围就可能包括报警，应力检测（比如桥梁完整性监控）和柔性对像的膨胀。
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