Βασικές αρχές συστημάτων RFID

1. Βασικές αρχές

Από την άποψη των μεθόδων επικοινωνίας και ανίχνευσης ενέργειας μεταξύ ηλεκτρονικών ετικετών και αναγνωστών, τα συστήματα μπορούν γενικά να χωριστούν σε δύο κατηγορίες, συγκεκριμένα συστήματα επαγωγικής σύζευξης (επαγωγική σύζευξη) και συστήματα ηλεκτρομαγνητικής οπισθοσκέδασης (Backscatter Coupling). Η επαγωγική σύζευξη πραγματοποιεί σύζευξη μέσω εναλλασσόμενου μαγνητικού πεδίου υψηλής συχνότητας στο διάστημα, με βάση το νόμο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής. Η ηλεκτρομαγνητική σύζευξη οπισθοσκέδασης, δηλαδή το βασικό μοντέλο του ραντάρ, το εκπεμπόμενο ηλεκτρομαγνητικό κύμα ανακλάται μετά το χτύπημα του στόχου και ταυτόχρονα μεταφέρει τις πληροφορίες στόχου, με βάση τους κανόνες χωρικής διάδοσης των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.

2. Σύστημα RFID επαγωγικής ζεύξης

Η μέθοδος επαγωγικής σύζευξης της RFID αντιστοιχεί στο πρωτόκολλο ISO/IEC 14443. Οι επαγωγικά συζευγμένες ηλεκτρονικές ετικέτες αποτελούνται από έναν ηλεκτρονικό φορέα δεδομένων, που συνήθως αποτελείται από ένα μόνο μικροτσίπ και ένα πηνίο μεγάλης περιοχής που χρησιμοποιείται ως κεραία.

Σχεδόν όλες οι ηλεκτρονικές ετικέτες που συνδέονται επαγωγικά λειτουργούν παθητικά. Όλη η ενέργεια που απαιτείται για τη λειτουργία του μικροτσίπ στην ετικέτα παρέχεται από την επαγόμενη ηλεκτρομαγνητική ενέργεια που στέλνει ο αναγνώστης. Το ισχυρό ηλεκτρομαγνητικό πεδίο υψηλής συχνότητας δημιουργείται από το πηνίο της κεραίας του αναγνώστη και διέρχεται από τη διατομή του πηνίου και τον περιβάλλοντα χώρο του πηνίου για να προκαλέσει ηλεκτρομαγνητική επαγωγή σε κοντινές ηλεκτρονικές ετικέτες.

3. Ηλεκτρομαγνητική οπισθοσκέδασηΣύστημα RFID

(1) Διαμόρφωση οπισθοσκέδασης

Η τεχνολογία ραντάρ παρέχει τη θεωρητική βάση και τη βάση εφαρμογής για τη μέθοδο οπισθοσκέδασης σύζευξης της RFID. Όταν ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα συναντά έναν διαστημικό στόχο, μέρος της ενέργειάς του απορροφάται από τον στόχο και το άλλο μέρος διασκορπίζεται σε διάφορες κατευθύνσεις με διαφορετικές εντάσεις. Μεταξύ της σκεδαζόμενης ενέργειας, ένα μικρό μέρος ανακλάται πίσω στην κεραία εκπομπής και λαμβάνεται από την κεραία (άρα η κεραία εκπομπής είναι επίσης μια κεραία λήψης). Το λαμβανόμενο σήμα ενισχύεται και υποβάλλεται σε επεξεργασία για τη λήψη σχετικών πληροφοριών σχετικά με τον στόχο.

Όταν τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα εκπέμπονται από μια κεραία στον περιβάλλοντα χώρο, συναντούν διαφορετικούς στόχους. Μέρος της ενέργειας των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων που φτάνει στον στόχο (εξασθένιση ελεύθερου χώρου) απορροφάται από τον στόχο και το άλλο μέρος διασκορπίζεται σε διάφορες κατευθύνσεις με διαφορετικές εντάσεις. Ένα μέρος της ανακλώμενης ενέργειας τελικά επιστρέφει στην κεραία εκπομπής και ονομάζεται ηχώ. Στην τεχνολογία ραντάρ, αυτό το ανακλώμενο κύμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση της απόστασης και του προσανατολισμού ενός στόχου.

Για συστήματα RFID, η ηλεκτρομαγνητική σύζευξη οπισθοσκέδασης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ολοκλήρωση της μετάδοσης δεδομένων από τις ηλεκτρονικές ετικέτες στους αναγνώστες χρησιμοποιώντας ανάκλαση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Αυτή η μέθοδος εργασίας χρησιμοποιείται κυρίως σε συστήματα με συχνότητες 915MHz, 2,45GNz ή υψηλότερες.

(2) Μέθοδος οπισθοσκέδασης RFID ζεύξης

Η συχνότητα με την οποία ανακλάται ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα από έναν στόχο καθορίζεται από τη διατομή ανάκλασης. Το μέγεθος της διατομής ανάκλασης σχετίζεται με μια σειρά παραμέτρων, όπως το μέγεθος, το σχήμα και το υλικό του στόχου, το μήκος κύματος και η κατεύθυνση πόλωσης του ηλεκτρομαγνητικού κύματος κ.λπ. Δεδομένου ότι η απόδοση ανάκλασης του στόχου συνήθως αυξάνεται όσο η συχνότητα αυξάνεται, η μέθοδος οπισθοσκέδασης RFID σύζευξης χρησιμοποιεί UHF και UHF και η απόσταση μεταξύ του αναμεταδότη και του αναγνώστη είναι μεγαλύτερη από 1 m. Οι αναγνώστες, οι αναμεταδότες (ηλεκτρονικές ετικέτες) και οι κεραίες αποτελούν ένα σύστημα επικοινωνίας πομποδέκτη.