Влияние чувствительности приемника считывателя на дальность считывания в RFID-системах

Совместное появление многих отражений переменной интенсивности от разных объектов ведет к неожиданным изменениям напряженности поля Е вокруг считывателя. Такие эффекты особенно вероятны в среде, насыщенной большими металлическими объектами, что характерно для промышленного производства (оборудование, металлические трубы и т.п.). В системах RFID эти эффекты способны вызвать серьезные последствия, поскольку при локальном минимуме напряженности поля транспондер может не иметь достаточной мощности для перехода в рабочий режим.


Независимо от типа электропитания транспондера необходима некоторая минимальная напряженность поля Е, чтобы активировать транспондер или обеспечить его достаточной энергией для работы схемы. Считыватель сможет обмениваться сообщениями с транспондером при выполнении следующих условий:
1. транспондер должен быть обеспечен достаточной энергией для его активации;
2. сигнал, отраженный транспондером и вернувшийся к считывателю, должен быть достаточно сильным, чтобы его можно было детектировать без ошибок.

Чувствительность приемника указывает, каковы должны быть напряженность поля или индуцируемое напряжение на входе приемника, чтобы сигнал был принят без ошибок. Решающим для чувствительности приемника является уровень шума, который проходит через антенну и первый каскад входа приемника, смешиваясь со слабыми полезными сигналами. При обратном отражении считыватели постоянно переключены на передатчик, что необходимо для активации транспондеров. При этом они создают дополнительный шум, возникающий из-за фазового шума генератора в передатчике. Это приводит к существенному снижению чувствительности приемника в считывателе.

На практике обычно полагают, что сигнал транспондера может быть ниже уровня несущего сигнала передатчика не более чем на 100 дБ. Однако для каждого конкретного случая следует определить эту величину путем измерения, тогда можно сделать точный расчет чувствительности считывателя. Так, при проектировании автоматической RFID-системы учета товаров для компании "ЕрПлюс", которая продает стеновые панели и различные отделочные материалы, опытным путем был установлен оптимальный уровень сигнала транспондеров на уровне 75 дБ ниже уровня несущего сигнала передатчика. Для передачи данных производится модуляция сигнала, отраженного транспондером. В этой связи следует заметить, что при модуляции отраженная мощность разбивается на отраженный несущий сигнал и две боковые полосы.


При чистой АSК-модуляции с коэффициентом модуляции 100% две боковые полосы будут содержать каждая по 25% от общей отраженной мощности, а при более низком коэффициенте модуляции соответственно меньше. Отраженный несущий сигнал не может быть принят приемником считывателя, поскольку он полностью маскируется передаваемым сигналом той же частоты. Поэтому информацию передают исключительно на боковых полосах, причем при расчете мощности необходимо также учитывать реальное значение коэффициента модуляции.

При известной чувствительности приемника считывателя соответственно может быть вычислено максимальное расстояние между транспондером и считывателем, при котором сигнал транспондера может быть принят считывателем. Естественно, для того чтобы приемник считывателя мог обнаружить отраженный модулированный сигнал на одной боковой полосе, мощность должна быть соответственно увеличена.