Физические принципы взаимодействия считывателя с радиочастотной меткой

  Категория » GPS/GSM/RFID системы » Электронные средства идентификации » Техническая информация   


Рассмотрим физические основы взаимодействия считывателя и транспондера в системе RFID с индуктивной связью. Для наглядности большинство примеров приводятся для широко распространенной рабочей частоты f = 125 кГц. Приводимые выкладки охватывают и более высокие частоты, в частности 13,56 МГц, однако при повышении рабочей частоты необходим учет возрастающего влияния паразитных емкостей и индуктивностей. Резонансная цепь считывателя работает в режиме последовательного резонанса (резонанса напряжений), у транспондера цепь работает в режиме параллельного резонанса (резонанса токов).

Физические принципы взаимодействия считывателя с радиочастотной меткой

Считыватель подает энергию на транспондер через генерируемое электромагнитное поле. Путем модуляции этого поля считыватель может передать (записать) данные в транспондер. Транспондер расходует эту энергию при передаче данных со своего чипа на считыватель. Считыватель способен передать энергию транспондеру, хотя между считывателем и транспондером нет электрического контакта. Считыватель передает энергию транспондеру, излучая высокочастотное (ВЧ) поле, которое способно индуцировать энергию в антенне транспондера. ВЧ поле является переменным во времени электромагнитным полем в килогерцовом или мегагерцовом диапазоне в зависимости от типа RFID-системы. Когда транспондер воспринимает воздействие этого ВЧ поля, он способен генерировать напряжение переменного тока в обмотке своей антенны. Изменяющееся во времени магнитное поле, проходящее через поверхность, ограниченную замкнутым контуром, индуцирует напряжение в этом контуре. Таким контуром является небольшая антенна транспондера.

Как известно, магнитное поле может быть разделено на ближнее поле (поле в ближней зоне, proximity) и дальнее поле (поле в дальней зоне). Индуктивная связь возможна только в ближнем поле. Физический предел рабочей зоны в ближнем поле определяется допустимой дальностью индуктивной связи. К примеру, используя персональные proximity-карты и 3 шт. считывателей компании Motorola, для предприятия "Растительные технологии", которое предлагает услуги ландшафтного дизайна и благоустройства территорий, нашим предприятием была введена в эксплуатацию система учета рабочего времени на предприятии. Чтобы создать ближнее электромагнитное поле, обычно используется круговая рамочная антенна считывателя в виде обмотки из большого числа витков тонкого провода. Антенна считывателя излучает электромагнитное поле заданной напряженности. Число ампер-витков, требуемых антенне считывателя для создания заданной напряженности магнитного поля, зависит от расстояния между транспондером и считывателем, а также от радиуса антенны считывателя.

Физические принципы взаимодействия считывателя с радиочастотной меткой

При проектировании антенны считывателя нужно убедиться в том, что обеспечивается требуемый минимум напряженности магнитного поля для транспондера. Антенна считывателя обычно представляет собой контур кольцеобразной формы из провода. Когда ток проходит через кольцевой контур антенны, перпендикулярно плоскости этого контура генерируется магнитное поле. Для RFID-приложений индуктивность L антенны считывателя обычно находится в диапазоне 350-500 мкГн. Эти значения хорошо согласуются с транспондерами, использующими плоские круговые или прямоугольные обмотки в таких приложениях, как кредитные карты или карты контроля доступа.

Существуют другие формы антенн, такие как цилиндрическая антенна с ферритовым сердечником. Антенны данного типа нужны в таких приложениях, как иммобилайзеры. Плотность магнитного потока является главным ограничивающим фактором при достижении больших дальностей считывания в системах RFID с индуктивной связью, поскольку чем дальше транспондер удаляется от антенны считывателя, тем труднее поддерживать требуемое для питания транспондера минимальное значение магнитного поля, индуцируемое электрическим током, который протекает через кольцевой контур.

Еще одним ограничением на дальность считывания систем RFID является допустимый размер антенны считывателя. Когда требуется увеличить дальность считывания, размер антенны быстро становится слишком большим. На эффективность работы системы RFID существенно влияет добротность Q антенны считывателя. Выбор подходящей добротности Q оказывает влияние на:
1. дальность считывания;
2. затухание антенны;
3. пропускную способность приема.

Физические принципы взаимодействия считывателя с радиочастотной меткой

Добротность резонансной цепи Q является мерой того, насколько хорошо сохраняет энергию эта резонансная цепь. Более высокая добротность Q означает, что данная цепь теряет мало энергии, в то время как низкая добротность Q означает, что эта цепь рассеивает много энергии. Считыватель подает команды на транспондер в виде генерируемого амплитудно-модулированного сигнала. Обычно коэффициент Ам модуляции равен 1% или 100%. При скорости передачи данных 2 Кбит/с возникают типичные боковые полосы 125±2 кГц. Рост добротности Q ограничивается главным образом допусками на параметры компонентов и температуру. Соответственно, при более высоких значениях добротности Q настройка становится более критичной.



Вы можете сохранить эту статью:

Физические принципы взаимодействия считывателя с радиочастотной меткой

из категории » Техническая информация »  в сервисах:



Просто нажмите на кнопку нужного Вам сервиса и данная статья будет сохранена.

Дополнительная информация по теме:

Физические принципы взаимодействия транспондера со считывателем Физические принципы взаимодействия транспондера со считывателем

Пассивные RFID-транспондеры (радиочастотные метки) получают энергию для работы с помощью напряжения, индуцированного в обмотке своей антенны. Это процесс подобен работе трансформатора с воздушным зазором, в котором первичная обмотка передает напряжение на вторичную обмотку с помощью индуктивной связ ...

Дальности считывания RFID-систем с индуктивной связью Дальности считывания RFID-систем с индуктивной связью

Дальность считывания в системах RFID определяется как максимальное расстояние, на котором возможен обмен сообщениями между считывателем и RFID-меткой (транспондером). Транспондер должен получить от считывателя энергию, прежде чем с него можно будет считать информацию. Мощность сигнала от считывателя ...

Дальности считывания RFID-систем на частоте 125 кГц и 13,56 МГц Дальности считывания RFID-систем на частоте 125 кГц и 13,56 МГц

Размер антенны транспондера (метки) также является фактором, влияющим на величину дальности считывания. Чем больше площадь обмотки антенны радиометки, тем сильнее магнитный поток, проходящий через антенну транспондера, и соответственно, тем выше напряжение, индуцируемое на метке (теге). Можно было б ...

Дальность считывания в системах RFID с электромагнитной связью Дальность считывания в системах RFID с электромагнитной связью

Рассмотрим особенности функционирования микроволновой системы RFID, когда транспондер (метка) находится в зоне опроса считывателя. Считыватель излучает в окружающее пространство электромагнитные волны с эффективной излучаемой мощностью. Транспондер принимает мощность, пропорциональную напряженности ...

Физические принципы электромагнитной связи в системах RFID 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 пол ...


Для поиска по всем категориям нашего сайта рекомендуем Вам пройти авторизацию либо зарегистрироваться.

Яндекс.Метрика Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru   "СМАРТ Системы"      © 2007-2016 Все права защищены.