Podstawowe zasady systemów RFID

1. Podstawowe zasady

Z punktu widzenia metod komunikacji i wykrywania energii pomiędzy znacznikami elektronicznymi a czytnikami, systemy można ogólnie podzielić na dwie kategorie, a mianowicie systemy sprzężenia indukcyjnego (sprzęganie indukcyjne) i systemy sprzężenia elektromagnetycznego z rozproszeniem wstecznym (sprzęganie wsteczne). Sprzężenie indukcyjne realizuje sprzężenie poprzez zmienne pole magnetyczne o wysokiej częstotliwości w przestrzeni, w oparciu o prawo indukcji elektromagnetycznej; elektromagnetyczne sprzężenie rozpraszania wstecznego, czyli podstawowy model radaru, wyemitowana fala elektromagnetyczna po uderzeniu w cel odbija się, niosąc jednocześnie informację o celu, w oparciu o zasady przestrzennej propagacji fali elektromagnetycznej.

2. System RFID ze sprzężeniem indukcyjnym

Indukcyjna metoda sprzęgania RFID odpowiada protokołowi ISO/IEC 14443. Indukcyjnie sprzężone znaczniki elektroniczne składają się z elektronicznego nośnika danych, zwykle składającego się z pojedynczego mikrochipa i cewki o dużej powierzchni używanej jako antena.

Prawie wszystkie znaczniki elektroniczne sprzężone indukcyjnie pracują pasywnie. Cała energia potrzebna do działania mikrochipa w znaczniku jest dostarczana przez indukowaną energię elektromagnetyczną wysyłaną przez czytnik. Silne pole elektromagnetyczne o wysokiej częstotliwości jest generowane przez cewkę anteny czytnika i przechodzi przez przekrój cewki oraz otaczającą przestrzeń cewki, powodując indukcję elektromagnetyczną w pobliskich znacznikach elektronicznych.

3. Rozproszenie wsteczne elektromagnetyczneSystem RFID

(1) Modulacja rozproszenia wstecznego

Technologia radarowa zapewnia podstawy teoretyczne i aplikacyjne dla metody sprzęgania rozproszenia wstecznego RFID. Kiedy fala elektromagnetyczna napotyka cel kosmiczny, część jej energii jest przez cel pochłaniana, a druga część jest rozpraszana w różnych kierunkach z różną intensywnością. Wśród rozproszonej energii niewielka część jest odbijana z powrotem do anteny nadawczej i przez nią odbierana (a zatem antena nadawcza jest również anteną odbiorczą). Odebrany sygnał jest wzmacniany i przetwarzany w celu uzyskania odpowiednich informacji o celu.

Kiedy fale elektromagnetyczne są emitowane z anteny do otaczającej przestrzeni, napotykają różne cele. Część energii fali elektromagnetycznej docierającej do celu (tłumienie w wolnej przestrzeni) jest przez cel pochłaniana, a druga część jest rozpraszana w różnych kierunkach z różnym natężeniem. Część odbitej energii ostatecznie powraca do anteny nadawczej i nazywa się ją echem. W technologii radarowej tę falę odbitą można wykorzystać do pomiaru odległości i orientacji celu.

W przypadku systemów RFID sprzężenie elektromagnetyczne rozproszenia wstecznego można zastosować w celu zakończenia transmisji danych ze znaczników elektronicznych do czytników za pomocą odbicia fali elektromagnetycznej. Ta metoda pracy jest stosowana głównie w systemach o częstotliwościach 915 MHz, 2,45 GNz lub wyższych.

(2) Metoda sprzęgania rozpraszania wstecznego RFID

Częstotliwość, z jaką fala elektromagnetyczna odbija się od celu, zależy od przekroju odbicia. Rozmiar przekroju poprzecznego odbicia jest powiązany z szeregiem parametrów, takich jak rozmiar, kształt i materiał celu, długość fali i kierunek polaryzacji fali elektromagnetycznej itp. Ponieważ skuteczność odbicia celu zwykle wzrasta wraz ze wzrostem częstotliwość wzrasta, metoda sprzęgania rozproszenia wstecznego RFID wykorzystuje UHF i UHF, a odległość między transponderem a czytnikiem jest większa niż 1 m. Czytniki, transpondery (znaczniki elektroniczne) i anteny stanowią system komunikacji nadawczo-odbiorczej.