Физические принципы электромагнитной связи в системах RFID

Электромагнитная связь в системах RFID базируется на применении высокочастотных электромагнитных полей и волн в СВЧ и микроволновом частотных диапазонах. Электромагнитное поле представляет собой совокупность взаимосвязанных электрического и магнитного полей. В сущности, электрическое и магнитное поля являются двумя характеристиками электромагнитного поля. Электромагнитное поле как форма материи не может оставаться в покое, а находится в состоянии движения. Электромагнитное поле возникает в пространстве при наличии меняющихся во времени электрических токов и зарядов.


Последние возбуждаются в проводящих элементах антенны. В свободном пространстве электромагнитное поле распространяется в виде электромагнитной волны. Излучение электромагнитного поля происходит с конечной скоростью распространения (скорость света с=300.000 км/с). Закон изменения электрического поля во времени определяет закон распределения магнитного поля в пространстве. Переменное магнитное поле образует вихревое электрическое поле, а закон изменения магнитного поля во времени определяет закон распределения электрического поля в пространстве. В последнее время современные системы идентификации с использованием RFID-технологии особенно актуальны. Например, для компании "ТрансЛинк", которая предлагает услуги технического перевода документов, нашими специалистами была внедрена система автоматической идентификации документации на базе RFID технологии, что позволило предприятию иметь оперативную информацию о каждом заказе в базе данных компании.

Благодаря изменению во времени электрического поля в пространстве возникает магнитное поле с замкнутыми силовыми линиями. Магнитное поле окружает электрическое поле и само изменяется во времени, соответственно генерируя еще одно электрическое поле. В результате взаимной зависимости этих изменяющихся со временем полей возникает цепное взаимовлияние и взаимодействие электрического и магнитного полей в пространстве. При удалении от диполя электрические силовые линии уже не оканчиваются на зарядах диполя, а образуют замкнутые кривые, лежащие в меридиональных плоскостях.
Магнитные силовые линии представляют собой окружности с центром на оси диполя. Эти замкнутые электрические и магнитные силовые линии характеризуют сферическую электромагнитную волну, которая распространяется радиально от излучателя со скоростью света. Электромагнитные волны характеризуются в каждой точке пространства величиной и направлением векторов напряженностей электрического поля Е и магнитного поля Н. Эти векторы взаимно перпендикулярны и расположены в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.


Первичное магнитное поле, генерируемое проводящим контуром, начинается на антенне. По мере того как распространяется магнитное поле, все больше и больше растет электрическое поле с помощью индукции. Поле, которое первоначально было чисто магнитным, соответственно непрерывно преобразуется в электромагнитное поле. Более того, электромагнитное поле начинает отделяться от антенны и отправляется в окружающее пространство в форме электромагнитной волны. Отделившаяся электромагнитная волна не может оказывать обратного воз действия на антенну, которая генерировала ее с помощью индуктивной или емкостной связи. Для систем RFID с индуктивной связью это означает, что как только началось дальнее поле, индуктивная (трансформаторная) связь больше невозможна. Таким образом, начало дальнего поля вокруг антенны представляет предел дальности для систем с индуктивной связью.