Fisica RF: come fluisce l'energia in un sistema RFID?

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Fisica RFID e RFID: una breve panoramica

I sistemi RFID, come tutti i sistemi che coinvolgono l'energia, sono governati dalle leggi della fisica. La fisica è lo studio della materia e del suo moto attraverso lo spazio e il tempo, insieme a concetti correlati come energia e forza. Per approfondire, i sistemi RFID sono anche soggetti a principi elettromagnetici fondamentali. Questi principi parlano del trasferimento di energia e dello spettro elettromagnetico, sono definiti nella Legge di Faraday sull'induzione elettromagnetica e nella Legge di Lenz. Inoltre, governi e dipartimenti militari regolano l'uso dello spettro elettromagnetico (frequenza e potenza di trasmissione) in varie parti del mondo, il che porta a diversi standard e regolamenti che regolano i sistemi RFID.


Ogni aspetto di un sistema RFID è progettato utilizzando le leggi e gli standard sopra indicati al fine di scambiare informazioni con successo utilizzando un campo elettromagnetico ed energia modulata. Ogni parte del processo - lettore per cavo, cavo per antenna e antenna per tag (e ritorno) assicura un efficace trasferimento di energia tra i segmenti.


Ogni fase del processo di flusso di energia di un tipico sistema RFID UHF viene semplicemente definita di seguito.


Flusso di energia: lettore a cavo


L'energia fluisce da una presa elettrica come corrente alternata (corrente alternata) che significa che gli elettroni invertono periodicamente le direzioni mentre viaggiano, consentendo all'energia di essere trasmessa a distanze maggiori rispetto alla corrente continua (potenza a corrente continua). Un tipico alimentatore per lettore RFID incluso con un lettore RFID è un convertitore di potenza da CA a CC, che modifica la corrente alternata dall'uscita a una corrente continua (che è più adatta all'elettronica del lettore).


Successivamente, la corrente continua passa attraverso un modulo oscillatore e Phase Locked Loop (PLL) che converte quindi la corrente continua dall'alimentatore a una corrente alternata a una frequenza variabile. La frequenza variabile è determinata da un algoritmo di salto di frequenza all'interno del lettore RFID, che si basa sulla gamma di frequenze impostata durante la fase di produzione.


Ad esempio, negli Stati Uniti, ad ogni lettore è richiesto di utilizzare un algoritmo di salto di frequenza a causa delle normative che stabiliscono che un singolo lettore non può trasmettere su una frequenza specifica per più di 400 millisecondi o 0,4 secondi al fine di prevenire frequenze specifiche di affollamento. Mentre si utilizza un lettore RF impostato per la gamma di frequenza FCC degli Stati Uniti, il lettore "salterà" ogni 0,4 secondi in uno schema predeterminato come 902,5 MHz (0,4 s), 903,5 MHz (0,4 s), 927 MHz (0,4 s) e presto. Se un lettore dovesse rimanere su una frequenza per più di 0,4 secondi, potrebbe esserci un'interferenza tra le radio adiacenti.


Dopo aver impostato il valore della frequenza variabile, il segnale risultante viene quindi amplificato utilizzando l'amplificatore RF e modulato dalle informazioni che il lettore sta tentando di inviare al tag RFID. Un amplificatore RF determina la potenza del segnale che deve essere trasmesso dal lettore RFID (cioè la sua potenza di trasmissione) e amplifica il segnale RF a quel livello di potenza desiderato. Secondo le normative US FCC, il segnale di potenza inviato dal lettore non può superare 1 watt (30 dBm). Tuttavia, poiché l'alimentazione dell'antenna include l'attenuazione dovuta alla perdita del cavo, alcuni lettori RFID sono in grado di trasmettere livelli di potenza superiori a 30 dBm (ad esempio, 31,5 dBm). L'attenuazione del cavo annulla quindi la potenza di trasmissione extra, consentendo al lettore di non violare lo standard FCC 15.247. Quando si utilizza il lettore, si trasmettono livelli di potenza> 30 dBm, gli operatori devono assicurarsi che il cavo utilizzato fornisca l'attenuazione richiesta in modo che l'ingresso di alimentazione nell'antenna non superi 1 Watt. (Consultare il documento GS1, per ulteriori informazioni sui regolamenti per RFID UHF in altri paesi.)


Il segnale amplificato viene quindi passato attraverso un filtro passa-banda RF che elimina eventuali frequenze aggiuntive che si trovano al di fuori della banda di trasmissione consentita. Dopo aver attraversato il filtro passa-banda, il segnale viene quindi trasmesso alla porta dell'antenna e, successivamente, al cavo coassiale attraverso un accoppiatore direzionale.

Last update: Feb 05, 2018

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