Hur många gånger har du gått igenom en butiks dörrar och - till din extrema förlägenhet - Ställ av stöldlarmet? Det är överraskande lätt att göra, även när du har betalat för ditt objekt och hade det "inaktiverat" vid kassan. Anti-shoplifting larm använder en teknik som kallas EAS RF (radio-frekvens), medan en liknande (men mer avancerad) teknik som kallas RFID (radio-frekvens identifiering) har många andra användningsområden, från spårning husdjur och offentliga bibliotek lager för att samla priser från buss passagerare. Låt oss titta närmare på denna listiga teknik och ta reda på hur det fungerar!

Trådlös värld

Radio eller trådlös är ett sätt att överföra energi genom tomt utrymme - det vill säga istället för att använda en trådkabel. Energin bärs av osynliga vågor av el och magnetism som vibrerar genom luften med ljusets hastighet. Grundvetenskapen och den praktiska tekniken för trådlös kommunikation utvecklades under andra hälften av 1800-talet. Under början av 1900-talet kom "radio" att betyda ljudprogram strålade genom luften från jättesändare till besvärliga elektroniska lådor som sitter i människors hem. När uppfinnarna hittade ett sätt att skicka bilder, samt ljud, föddes TV. Idag fungerar alla typer av saker med samma trådlösa teknik, från digital radio och TV till mobiltelefoner (mobiltelefoner) och trådlöst Internet.

Radio och TV innebär att skicka radiovågor i en riktning bara: från sändaren på radio- eller TV-stationen till mottagaren (radio eller TV-apparaten) i ditt hem. Trådlöst Internet och mobiltelefoner är mer sofistikerade eftersom de involverar tvåvägskommunikation. Din mobiltelefon innehåller till exempel både en radiomottagare (för att plocka upp en inkommande signal från den person du pratar med) och en radiosändare (för att skicka din röst tillbaka till den andra personen). Radaris en annan teknik som använder radiovågor. Plan och fartyg utrustade med radarsändare skickar ut strålar av radiovågor och lyssnar på ekon - reflekterade radiostrålar som studsar tillbaka från andra plan och fartyg i närheten. Anti-shoplifting enheter är lite som radar: de strålar radiovågor ut i en butik i hopp om att fånga en stulen bok eller CD som den passerar. Men hur exakt fungerar de?

Hur RF fungerar

Föreställ dig att ditt uppdrag är att utforma en anti-shoplifting-enhet med några gamla radioapparater som du hittade i garaget. Du kan bygga något lite som en radar (med en kombinerad radiosändare och mottagare), sitta den vid dörröppningen och peka den på människor som passerar. Radiovågor skulle passera ut från din sändare, studsa av människor som går förbi och sedan reflektera tillbaka till din radiomottagare. Problemet är att detta faktiskt inte skulle berätta något användbart, eftersom alla skulle reflektera radiovågorna på exakt samma sätt! Du skulle inte veta om människor var shopping eller inte, eftersom det inte skulle finnas något sätt att skilja butikslyftare från vanliga kunder eller människor som inte hade köpt något alls. Vad du verkligen skulle behöva skulle vara för butikslyftare att reflektera radiovågor på ett annat sätt till alla andra. Men hur?

Anti-shoplifting enheter har knäckt detta problem. Förutom att ha en sändare och mottagare vid dörröppningen innehåller varje objekt i butiken en dold RF "tag". I bokhandlar och bibliotek hittar du mycket diskret "mjuka taggar", fastnat på en av insidan sidor. I rekordbutiker kan plastskräpning ha en RF-tagg fastnat på den, eller CD-skivor kan låsas in i stora plastfodral med RF-taggar inbyggda i dem, vilket kan tas bort endast vara ett speciellt verktyg vid kassan. I klädbutiker finns det vanligtvis en "hård tag" (en chunky, rund, vit plast tag) bultade på varje objekt med en skarp metall spik (ibland taggen har bläck inuti det så det spills över dig och förstör objektet du försöker stjäla om du försöker ta bort det). Några av dessa taggar är smart dolda så att du inte kan upptäcka dem. Andra är medvetet mycket uppenbara och lätta att se - så de avskräcker dig från att stjäla. Portarna på dörröppningen (och de frekventa larmerna) är en annan mycket synlig avskräckning för butikslyftare.

Om du går genom dörröppningen utan att betala för något, plockas radiovågorna från sändaren (dolda på en av dörrportarna) upp av den spolade metallantennen i etiketten. Detta genererar en liten elektrisk ström som gör att etiketten överför en ny radiosignal på egen hand i en mycket specifik frekvens. Mottagaren (dold i den andra dörrporten) plockar upp radiosignalen att taggen överför och låter larmet. Varför låter inte larmet när du betalar för något? Du kanske har märkt att kassaassistenten passerar ditt objekt över eller genom en deaktiveringsenhet (ibland ingår det i den vanliga streckkodskanningsmekanismen, och ibland är den helt separat). Detta förstör eller inaktiverar de elektroniska komponenterna i RF-etiketten så att de inte längre hämtar eller överför en signal när du går genom grindarna - och larmet låter inte.

Vad är skillnaden mellan RF och RFID-taggar?

Det är lite mer komplext än jag har gjort det låter så långt eftersom det faktiskt finns två helt olika typer av RF-taggar och de fungerar på ett lite annorlunda sätt. Ofta används termen "RFID" för att beskriva båda, men det finns en stor skillnad mellan dem: RF-taggar skickar alla samma, enkla signaler och berättar helt enkelt mottagaren att något är närvarande; RFID-taggar skickar mer komplexa signaler som unikt identifierar vad de är knutna till.

RF-taggar

Dessa är de enklaste RF-taggarna och de används främst i vad som kallas elektronisk artikelövervakning (EAS) - den anti-shoplifting teknik jag har beskrivit ovan. Alla taggar är exakt samma och ingen av dem identifierar de artiklar som de är bifogade. Så i en butik ställer RF-taggar av larmet när du försöker stjäla något, men larmmekanismen vet inte vad du stjäl, bara att du stjäl något: det finns inget sätt att berätta något från någon annan.

En av de mest populära RF-teknikerna kallas akusto-magnetisk (AM). En pulserad stråle av radiovågor från sändaren slår taggen, vilket gör att den ger en exakt frekvensradiosignal. Mottagaren plockar upp signalen, verifierar att den är på rätt frekvens och sedan ställer in larmet. En stor fördel med AM-taggar är att de kan skannas på ganska avstånd och i snabb takt, vilket gör dem populära i stöldsystem (som bara har sekunder att plocka upp en signal från någon som går eller kör genom en butiksdörr).

RF-taggar kallas ibland transponders eller chipless RFID-taggar.

RFID-taggar

Dessa är mer avancerade och skiljer sig från enkla RF-taggar genom att de unikt identifierar den artikel som de har bifogats: radiosignalen som zaps från artikeln till mottagaren innehåller en digitalt kodad identifierare. Det är så självutcheckningsmaskiner i bibliotek fungerar: de strålar radiovågor i RFID-taggen i baksidan av boken, får radiosignalen tillbaka från boken och avkodar detta för att räkna ut en digital kod som unikt identifierar vilken bok du vill kolla in. En dator som är fäst vid skannern gör resten (så i ett bibliotek kommunicerar självutcheckningsmaskinen med bibliotekets dator för att uppdatera huvuddatabasen när du checkar ut eller returnerar en bok). Till skillnad från RF-taggar tenderar RFID-taggar att arbeta över mycket kortare avstånd. Vissa måste faktiskt hållas precis bredvid en läsare enhet, medan andra arbetar på ett avstånd av 10 cm (4 tum) eller mindre.

Enkla RFID-taggar beskrivs som passiva。Istallet för att innehålla batterier fungerar de helt genom att svara på de inkommande radiovågorna från skannern eller sändaren. Det finns bara tillräckligt med energi i dessa radiovågor för att aktivera RFID-chipet. Passiva taggar skickar vanligtvis och tar emot signaler bara några centimeter, men inte mycket mer. En alternativ form av RFID-teknik, känd som aktiva taggar, innehåller mer avancerade chips och små batterier för att driva dem. De kan skicka och ta emot signaler över mycket större avstånd.

Passiva RFID-taggar innehåller bara tre komponenter:

• Antennen - fångar inkommande radiovågor och skickar dem tillbaka ut igen.

• Chipet genererar en unik identitetskod för den specifika taggen.

• Substratet - bakmaterialet (typiskt papper eller plast) som antennen och chip är fasta.

Som du kan se från detta foto, är det mesta av utrymmet i en RFID-tagg upptagen av antennen: de ovalformade spåren runt kanten. Antennen måste vara så stor både för att plocka upp radiovågor från sändaren och (eftersom det inte finns några batterier) för att omvandla dem till energi för att driva chip. Själva chipen är liten - ibland så liten som en penna. Anti-shoplifting RF-taggar är ofta mindre och enklare än detta: istället för att behöva ett chip för att generera en unik identifierare kod, allt de behöver göra är att ta emot inkommande radiovågor och överföra samma elektromagnetiska energi vid en annan frekvens.