Областью действия этого стандарта является описание физического уровня, антиколлизионной системы и оценка протокола для систем RFID, работающих на частоте 5,8-5,9 ГГц и используемых для идентификации предметов в соответствии с требованиями стандарта ISO 18000-1. Этот стандарт указывает значения параметров для каждого режима, определенного ниже. В стандарте определяются два не соперничающих между собой режима. Эти режимы не интероперабельны.

Стандарт ISO/IEC 18000-5. Параметры коммуникации через воздушный интерфейс на частоте 5,8 ГГц

Эти режимы не соперничают между собой, пока они не интероперабельны. Один из режимов требует лицензии от владельца интеллектуальной собственности, которая будет доступна в соответствии с политикой ISO. Режим 1 в этой версии стандарта может быть использован без лицензии. В версии стандарта описан только один режим. Физический, антиколлизионный и транспортный протоколы, определенные в этом режиме, соответствуют подходу, принятому в стандарте ISO/IEC 15693.

  
Из выпускаемых промышленностью RFID-систем на основе ПАВ технологии можно выделить глобальную систему RFID на основе ПАВ технологии, выпускаемую компанией RFSAW (США. Данная система является уникальной по своим возможностям системой RFID. Она поддерживает глобальное применение RFID на частоте 2,45 ГГц и предлагает самую большую дальность считывания в сочетании с высокой скоростью и точностью в широком диапазоне температур. Глобальная система RFID на основе ПАВ технологии обеспечивает полный набор характеристик, удовлетворяющих требованиям большинства заказчиков и потребителей, предъявляемым к системам RFID.

Реализация RFID-систем на основе ПАВ технологии

Транспондеры на основе технологии поверхностных акустических волн являются действительно пассивными устройствами, в которых благодаря пьезо­электрическому эффекту короткий высокочастотный импульс непосредственно читает кодированный субмикронный отражающий шаблон без внешней энергии. ПАВ транспондеры не имеют ограничений, присущих продуктам, использующим чипы с ИС, которые должны получать энергию постоянного тока от мощных непрерывных РЧ сигналов считывателя.

  
Этот стандарт описывает:
1. физическое взаимодействие между считывателем и транспондером;
2. протоколы и команды;
3. схемы арбитража коллизий.

Стандарт ISO/IEC 18000-6. Параметры коммуникации через воздушный интерфейс в диапазоне частот 860-930 МГц

Стандарт допускает два типа коммуникации: А и В. Для передачи в прямом направлении тип А использует время-импульсное кодирование, тип В использует манчестерское кодирование и бифазную модуляцию. Для арбитража коллизий тип А использует механизм, основанный на алгоритме ALOHA, тип В использует адаптивный механизм двоичного дерева. Для передачи в обратном направлении оба типа используют одну и ту же бифазную модуляцию.

  
Коренным отличием глобального ПАВ транспондера от обычных ПАВ транспондеров, является применение нового класса методов кодирования данных с более высокими плотностью данных и числом битов для каждого импульса сигнала. Существуют различные физические реализации глобального ПАВ транспондера. Можно указать ряд особенностей этого метода:

Кодирование данных с использованием метода TOPPS

1. допускается намного больше временных позиций импульсов;
2. длительность такта намного меньше длительности импульса;
3. каждый малый такт сопровождается скачком фазы;
4. в группе используется два или более импульсов;

  
Для того чтобы преобразовать как можно больше принятой транспондером электромагнитной энергии в акустическую энергию, необходимо выполнение следующего условия: частота передачи считывателя должна соответствовать частоте колебаний поверхностной волны встречно-штыревого преобразователя. Теперь начинают воздействовать на пьезоэлектрический кристалл рефлекторы в определенной последовательности вдоль пути распространения поверхностной волны. Небольшая часть поверхностной волны отражается от каждого рефлектора и движется обратно по кристаллу в направлении встречно-штыревого преобразователя, в то время как оставшаяся часть поверхностной волны продолжает двигаться к концу подложки и поглощается там. Соответственно из одного импульса опроса генерируется несколько ответных импульсов.

Емкость хранения данных и скорость передачи транспондеров на поверхностных акустических волнах

Отраженные части поверхностных волн возвращаются обратно на встречно ­ штыревой преобразователь, где они преобразуются в высокочастотную последовательность импульсов, причем каждый рефлектор создает свой импульс в ответном сигнале ПАВ транспондера. Эта последовательность импульсов излучается дипольной антенной и может быть принята считывателем. Число принимаемых импульсов соответствует числу рефлекторов на подложке. Более того, время задержки между отдельными импульсами пропорционально пространственному расстоянию между рефлекторами на подложке, и поэтому пространственное расположение рефлекторов может представлять двоичную последовательность цифр, которая в простейшем случае равна идентификационному коду транспондера.

  
В обычных ПАВ транспондерах применяются в основном следующие методы кодирования данных:
1. кодирование методов включения-выключения импульса;
2. кодирование временной позиции импульса.

Методы кодирования данных в существующих ПАВ транспондерах

Кодирование данных методом включения-выключения импульса.
В существующих ПАВ транспондерах распространен метод кодирования данных включением - выключением импульса, при котором каждая возможная позиция импульса кодирует один бит данных. Наличие или отсутствие импульса в ответном сигнале ПАВ транспондера определяется топологией расположения рефлекторов на пьезокристаллической подложке.

  
Использование кодированного устройства на ПАВ в качестве пассивного идентификационного транспондера началось в 1970-х годах. За прошедшие тридцать лет как университеты, так и коммерческие фирмы создали различные варианты ПАВ транспондеров для систем RFID. В то время как большинство транспондеров RFID имели технический успех, первые системы RFID на ПАВ транспондерах пользовались ограниченным спросом.

Поверхностно акустические ПАВ транспондеры с большой емкостью данных

Прежде всего это было связано с тем, что ПАВ транспондеры могли реализовать только ограниченный набор уникальных идентификационных номеров. Например, заказчики не могли заказать миллионы транспондеров, если доступны только -100000 уникальных номеров. ПАВ транспондеры с большой емкостью данных решают эту и ряд других проблем.

  
В пьезоэлектрической среде вследствие обратного пьезоэлектрического эффекта исходное переменное электрическое поле вызывает деформацию подложки, а это, в свою очередь, из-за прямого пьезоэлектрического эффекта создает дополнительное электрическое поле, запаздывающее относительно исходного поля. Суперпозиция этих двух полей дает результирующее поле с эллиптически поляризованной составляющей, которое обусловливает возбуждение поверхностной акустической волны.

Отражение и детектирование поверхностной акустической волны

Если поверхностная акустическая волна встречает механическую или электрическую неоднородность на поверхности, тогда часть поверхностной волны отражается. Такой неоднородностью может быть. переход между свободной и металлизированной поверхностями. Коэффициент отражения от одной элементарной неоднородности имеет относительно малую величину. Малое значение коэффициента отражения ПАВ привело к тому, что устройства, использующие отражение ПАВ, появились позже устройств, преобразующих ПАВ. Обычно в устройствах на ПАВ используют рефлекторы (отражатели), в которых достаточно много отражающих элементов.

  
Если приложить напряжение к электродам такого пьезоэлектрического кристалла, как ниобат лития или танталат лития, в кристаллической решетке в результате пьезоэффекта возникают механические напряжения. Этот эффект используют для генерации на кристалле поверхностных акустических волн. Чтобы добиться этого, к полированной поверхности пьезоэлектрического кристалла в форме электроакустического преобразователя прикладываются электродные структуры, сделанные из тонкого алюминия толщиной 0,1мкм. Когда к этому электроакустическому преобразователю прикладывается переменное напряжение, по поверхности кристалла распространяются поверхностные акустические волны - так называемые волны Рэлея. Отражения в кристаллической решетке экспоненциально убывают по мере возрастания глубины.

Возбуждение поверхностной акустической волны в системах электронной идентификации

Соответственно большая часть наведенной акустической энергии концентрируется на поверхности кристалла в тонком слое глубиной, равной примерно одной длине волны. Распространение поверхностной акустической волны по полированной поверхности подложки является почти незатухающим и не рассеивающимся. Скорость распространения v равна примерно от 3000 до 4000 м/с, то есть около 1/100000 от скорости света. В электронной аппаратуре, использующей поверхностные акустические волны, для возбуждения и детектирования этих волн служат встречно-штыревые преобразователи (ВШП).

  
Короткий электромагнитный импульс, переданный антенной считывателя, принимается антенной транспондера поверхностных акустических волн и преобразуется в пьезоэлектрическом кристалле в поверхностную волну. Специальная компоновка частично отражающих рефлекторов на пути распространения поверхностной волны создает последовательность ответных импульсов, которые передаются обратно антенной транспондера как ответный сигнал.

Считыватели на основе поверхностных акустических волнах (ПАВ)

Из-за временной задержки распространения в пьезоэлектрическом кристалле закодированный сигнал транспондера может быть легко выделен считывателем из всех других эхо-сигналов, возникающих из-за отражений от предметов, находящихся в окружении считывателя. В качестве высокочастотного источника используется генератор колебаний стабильной частоты и фазы с резонатором ПАВ. Быстрый переключатель на эффекте Холла формирует из сигнала генератора короткие ВЧ импульсы длительностью около 80 нс, которые усиливаются выходным усилителем мощности до 36 дБ (максимум 4 Вт) и излучаются антенной считывателя.


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