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Technik kurz erklärt Die Entwicklung der RFID

Autor: M.A. Bernhard Richter

In unserer Serie „Technik kurz erklärt“ stellen wir jede Woche ein Meisterwerk der Konstruktion vor. Heute: die RFID.

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RFID-Chip: 13,56-MHz-Transponder mit gedruckter Spule.
RFID-Chip: 13,56-MHz-Transponder mit gedruckter Spule.
(Bild: gemeinfrei / CC0 )

Was hat die Titelmusik der 1960er Jahre TV-Serie „Raumschiff Enterprise“ mit einem sowjetischen Abhörgerät gemein? Leon Theremin.

Der russische Physiker erfand das gleichnamige berührungslose Musikinstrument, mit dem u.a. die Titelmelodie der Science-Fiction-Serie gespielt wurde und – quasi im gleichen Atemzug – entwickelte er auch das Abhörgerät.

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Was das Theremin mit RFID zu tun hat

Schallwellen bringen in dem Gerät eine Membran zum Schwingen, die die Form des Resonators leicht verändert und die reflektierte Radiofrequenz moduliert. Obwohl dieses Gerät kaum etwas mit dem Identifikationsetikett gemein hat, wird es als Vorläufer von RFID (Radio-frequency Identification) betrachtet, da es passiv durch Wellen mit Energie versorgt und aktiviert wurde.

Ähnliche Technologien wurden im 2. Weltkrieg eingesetzt, um Flugzeuge als Freund oder Feind zu identifizieren.

Ein 1973 patentiertes Gerät war das erste echte RFID-Gerät – ein passiver Funktransponder mit 16-Bit-Speicher. Ein Leser erzeugt ein elektromagnetisches Feld, dem der RFID-Chip ausgesetzt wird. Die Funkwellenenergie dient als Stromquelle. Der aktivierte Chip decodiert die vom Lesegerät gesendeten Befehle. Der RFID-Chip codiert und moduliert die Antwort durch Schwächung des elektromagnetischen Feldes. Damit überträgt der Chip seine unveränderliche Seriennummer und kann in einer Datenbank identifiziert werden.

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Technik miniaturisiert sich immer weiter

RFID-Chips lassen sich leicht verbergen oder in andere Gegenstände einbauen. Forscher der Universität Bristol haben im Jahr 2009 erfolgreich RFID-Mikrotransponder auf lebende Ameisen geklebt, um deren Verhalten zu untersuchen. Dieser Trend zu zunehmend miniaturisierten RFIDs dürfte sich mit dem technischen Fortschritt fortsetzen, woraus sich in Zukunft durchaus datenschutzrechtliche Probleme ergeben können.

Der japanische Elektronikhersteller Hitachi hält mit 0,05 mm × 0,05 mm den Rekord für den kleinsten RFID-Chip. Das ist 1/64stel des bisherigen Rekordhalters, des mu-Chips.

Die Herstellung wird durch den sogenannten Silicon-on-Insulator (SOI)-Prozess ermöglicht. Diese staubkorngroßen Chips können 38-stellige Zahlen unter Verwendung eines 128-Bit-ROMs speichern. Eine große Herausforderung ist die Anbringung von Antennen, wodurch die Lesereichweite auf nur Millimeter begrenzt wird.

Vor- und Nachteile von RFID-Chips

Eine typische Anwendung ist die Bewegungsverfolgung von Produkten, Tieren oder Menschen. Auf einer Messe zum Beispiel sind RFID-Chip gerne in den ständig offen sichtbar zu tragenden Zutrittsausweisen verbaut, so dass der Messe-Veranstalter im Nachgang nachvollziehen kann, wo und wie sich Meschenmassen bewegen. Das kann einerseits Sicherheitsaspekte bedienen, um Mengen zu begrenzen oder zu steuern, aber auch Marketingaspekte, um den Kunden die – dann nachweislich – bestfrequentiertesten Plätze auf der Messe zu verkaufen.

Am Ende schließt sich der Kreis wieder zu Leon Theremin: In der Science-Fiction-Welt der 1960er konnte der Bordcomputer der Enterprise berührungslos bestimmen, ob sich Captain Kirk noch an Bord der Raumschiffes befindet, heute überrascht diese Technik keinen mehr. Allerdings wird Leon Theremins Entdeckung auch zur Überwachung und Ausspionierung von Menschen eingesetzt – nicht unbedingt, um Geheimnisse des Klassenfeinds auszuspionieren, sondern eher um herauszufinden, wie man Menschen dazu bringt, mehr Geld auszugeben.

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Über den Autor

M.A. Bernhard Richter

M.A. Bernhard Richter

Redakteur Online/Print/Video, konstruktionspraxis – Alles, was der Konstrukteur braucht