Principi base dei sistemi RFID

1. Principi fondamentali

Dal punto di vista dei metodi di comunicazione e di rilevamento dell'energia tra tag elettronici e lettori, i sistemi possono generalmente essere suddivisi in due categorie, vale a dire i sistemi di accoppiamento induttivo (Inducing Coupling) e i sistemi di accoppiamento elettromagnetico backscatter (Backscatter Coupling). L'accoppiamento induttivo realizza l'accoppiamento attraverso il campo magnetico alternato ad alta frequenza nello spazio, basato sulla legge dell'induzione elettromagnetica; accoppiamento elettromagnetico di retrodiffusione, cioè il modello principale del radar, l'onda elettromagnetica emessa si riflette dopo aver colpito il bersaglio e allo stesso tempo riporta indietro l'informazione del bersaglio, in base alle regole di propagazione spaziale dell'onda elettromagnetica.

2. Sistema RFID ad accoppiamento induttivo

Il metodo di accoppiamento induttivo dell'RFID corrisponde al protocollo ISO/IEC 14443. Le etichette elettroniche accoppiate induttivamente sono costituite da un supporto dati elettronico, solitamente costituito da un singolo microchip e da una bobina di ampia superficie utilizzata come antenna.

Quasi tutti i tag elettronici accoppiati induttivamente funzionano passivamente. Tutta l'energia necessaria per il funzionamento del microchip del tag è fornita dall'energia elettromagnetica indotta inviata dal lettore. Il forte campo elettromagnetico ad alta frequenza viene generato dalla bobina dell'antenna del lettore e passa attraverso la sezione trasversale della bobina e lo spazio circostante della bobina per provocare l'induzione elettromagnetica nei tag elettronici vicini.

3. Retrodiffusione elettromagneticaSistema RFID

(1) Modulazione del backscatter

La tecnologia radar fornisce la base teorica e applicativa per il metodo di accoppiamento retrodiffusione dell'RFID. Quando un'onda elettromagnetica incontra un bersaglio spaziale, parte della sua energia viene assorbita dal bersaglio e l'altra parte viene diffusa in varie direzioni con intensità diverse. Una piccola parte dell'energia dispersa viene riflessa verso l'antenna trasmittente e viene ricevuta dall'antenna (quindi l'antenna trasmittente è anche un'antenna ricevente). Il segnale ricevuto viene amplificato ed elaborato per ottenere informazioni rilevanti sul bersaglio.

Quando le onde elettromagnetiche vengono emesse da un'antenna nello spazio circostante, incontrano bersagli diversi. Una parte dell'energia delle onde elettromagnetiche che raggiungono il bersaglio (attenuazione dello spazio libero) viene assorbita dal bersaglio, mentre l'altra parte viene diffusa in varie direzioni con intensità diverse. Una parte dell'energia riflessa ritorna infine all'antenna trasmittente e viene chiamata eco. Nella tecnologia radar, quest'onda riflessa può essere utilizzata per misurare la distanza e l'orientamento di un bersaglio.

Per i sistemi RFID, l'accoppiamento di retrodiffusione elettromagnetica può essere utilizzato per completare la trasmissione dei dati dai tag elettronici ai lettori utilizzando la riflessione delle onde elettromagnetiche. Questo metodo di lavoro viene utilizzato principalmente in sistemi con frequenze 915MHz, 2.45GNz o superiori.

(2) Metodo di accoppiamento con retrodiffusione RFID

La frequenza con cui un'onda elettromagnetica viene riflessa da un bersaglio è determinata dalla sezione trasversale di riflessione. La dimensione della sezione trasversale di riflessione è correlata a una serie di parametri, come la dimensione, la forma e il materiale del bersaglio, la lunghezza d'onda e la direzione di polarizzazione dell'onda elettromagnetica, ecc. Poiché la prestazione di riflessione del bersaglio solitamente aumenta all'aumentare la frequenza aumenta, il metodo di accoppiamento RFID backscatter utilizza UHF e UHF e la distanza tra transponder e lettore è maggiore di 1 m. Lettori, transponder (tag elettronici) e antenne costituiscono un sistema di comunicazione ricetrasmettitore.