RFID-järjestelmien perusperiaatteet

1. Perusperiaatteet

Elektronisten tunnisteiden ja lukijoiden välisen viestinnän ja energian mittausmenetelmien näkökulmasta järjestelmät voidaan yleensä jakaa kahteen kategoriaan, nimittäin induktiivisiin kytkentäjärjestelmiin (Inductive Coupling) ja sähkömagneettisiin takaisinsirontakytkentäjärjestelmiin (Backscatter Coupling). Induktiivinen kytkentä toteuttaa kytkennän suurtaajuisen vaihtuvan magneettikentän kautta avaruudessa, joka perustuu sähkömagneettisen induktion lakiin; sähkömagneettinen takaisinsirontakytkentä eli tutkan periaatemalli, emittoitu sähkömagneettinen aalto heijastuu osuessaan kohteeseen ja kuljettaa samalla takaisin kohdeinformaatiota sähkömagneettisen aallon avaruudellisen etenemisen sääntöjen perusteella.

2. Induktiivinen kytkentä RFID-järjestelmä

RFID:n induktiivinen kytkentämenetelmä vastaa ISO/IEC 14443 -protokollaa. Induktiivisesti kytketyt elektroniset tunnisteet koostuvat elektronisesta tietovälineestä, joka koostuu yleensä yhdestä mikrosirusta ja antennina käytettävästä laaja-alaisesta kelasta.

Lähes kaikki induktiivisesti kytketyt elektroniset tunnisteet toimivat passiivisesti. Kaikki tunnisteen mikrosirun toimintaan tarvittava energia saadaan lukijan lähettämästä indusoidusta sähkömagneettisesta energiasta. Korkeataajuisen voimakkaan sähkömagneettisen kentän tuottaa lukijan antennikela ja se kulkee kelan poikkileikkauksen ja käämiä ympäröivän tilan läpi aiheuttaen sähkömagneettisen induktion lähellä olevissa elektronisissa tunnisteissa.

3. Sähkömagneettinen takaisinsirontaRFID-järjestelmä

(1) Takaisinsirontamodulaatio

Tutkatekniikka tarjoaa teoreettisen ja sovellusperustan RFID:n takaisinsirontakytkentämenetelmälle. Kun sähkömagneettinen aalto kohtaa avaruuskohteen, osa sen energiasta absorboituu kohteeseen ja toinen osa hajoaa eri suuntiin eri intensiteetillä. Sironneesta energiasta pieni osa heijastuu takaisin lähetysantenniin ja antenni vastaanottaa sen (siis lähetysantenni on myös vastaanottoantenni). Vastaanotettu signaali vahvistetaan ja käsitellään asiaankuuluvan tiedon saamiseksi kohteesta.

Kun sähkömagneettisia aaltoja lähetetään antennista ympäröivään tilaan, ne kohtaavat erilaisia ​​kohteita. Osa kohteen saavuttavasta sähkömagneettisen aallon energiasta (vapaan tilan vaimennus) absorboituu kohteeseen ja toinen osa siroaa eri suuntiin eri intensiteetillä. Osa heijastuneesta energiasta palaa lopulta lähetysantenniin ja sitä kutsutaan kaikuksi. Tutkatekniikassa tätä heijastunutta aaltoa voidaan käyttää kohteen etäisyyden ja suunnan mittaamiseen.

RFID-järjestelmissä sähkömagneettista takaisinsirontakytkentää voidaan käyttää tietojen siirtämiseen elektronisista tunnisteista lukijoille käyttämällä sähkömagneettista aaltoheijastusta. Tätä työtapaa käytetään pääasiassa järjestelmissä, joissa on 915 MHz, 2,45 GNz tai korkeammat taajuudet.

(2) RFID-takaisinsirontakytkentämenetelmä

Taajuus, jolla sähkömagneettinen aalto heijastuu kohteesta, määräytyy heijastuksen poikkileikkauksen mukaan. Heijastuspoikkileikkauksen koko liittyy useisiin parametreihin, kuten kohteen kokoon, muotoon ja materiaaliin, sähkömagneettisen aallon aallonpituuteen ja polarisaatiosuuntaan jne. Koska kohteen heijastuskyky yleensä kasvaa taajuus kasvaa, RFID-takaisinsirontakytkentämenetelmä käyttää UHF- ja UHF-tekniikkaa ja transponderin ja lukijan välinen etäisyys on yli 1 m. Lukijat, transponderit (elektroniset tunnisteet) ja antennit muodostavat lähetin-vastaanottimen viestintäjärjestelmän.