Grundprinzipien von RFID-Systemen

1. Grundprinzipien

Aus der Perspektive der Kommunikations- und Energieerfassungsmethoden zwischen elektronischen Tags und Lesegeräten können Systeme im Allgemeinen in zwei Kategorien unterteilt werden, nämlich induktive Kopplungssysteme (induktive Kopplung) und elektromagnetische Rückstreukopplungssysteme (Rückstreukopplung). Die induktive Kopplung realisiert die Kopplung durch ein hochfrequentes magnetisches Wechselfeld im Raum, basierend auf dem Gesetz der elektromagnetischen Induktion; Bei der elektromagnetischen Rückstreukopplung, dem Prinzipmodell des Radars, wird die ausgesendete elektromagnetische Welle nach dem Auftreffen auf das Ziel reflektiert und gleichzeitig die Zielinformationen zurückgetragen, basierend auf den räumlichen Ausbreitungsregeln elektromagnetischer Wellen.

2. Induktives Kopplungs-RFID-System

Die induktive Kopplungsmethode von RFID entspricht dem ISO/IEC 14443-Protokoll. Induktiv gekoppelte elektronische Tags bestehen aus einem elektronischen Datenträger, meist bestehend aus einem einzelnen Mikrochip und einer großflächigen Spule als Antenne.

Fast alle induktiv gekoppelten elektronischen Tags arbeiten passiv. Die gesamte für den Betrieb des Mikrochips im Tag erforderliche Energie wird durch die vom Lesegerät gesendete induzierte elektromagnetische Energie bereitgestellt. Das hochfrequente starke elektromagnetische Feld wird von der Antennenspule des Lesegeräts erzeugt und durchdringt den Spulenquerschnitt und den umgebenden Raum der Spule, um elektromagnetische Induktion in nahegelegenen elektronischen Tags zu verursachen.

3. Elektromagnetische RückstreuungRFID-System

(1) Rückstreumodulation

Die Radartechnologie liefert die theoretischen und anwendungstechnischen Grundlagen für die Rückstreukopplungsmethode von RFID. Wenn eine elektromagnetische Welle auf ein Weltraumziel trifft, wird ein Teil ihrer Energie vom Ziel absorbiert und der andere Teil mit unterschiedlicher Intensität in verschiedene Richtungen gestreut. Von der gestreuten Energie wird ein kleiner Teil zur Sendeantenne zurückreflektiert und von der Antenne empfangen (die Sendeantenne ist also auch eine Empfangsantenne). Das empfangene Signal wird verstärkt und verarbeitet, um relevante Informationen über das Ziel zu erhalten.

Wenn elektromagnetische Wellen von einer Antenne in den umgebenden Raum abgestrahlt werden, treffen sie auf unterschiedliche Ziele. Ein Teil der elektromagnetischen Wellenenergie, die das Ziel erreicht (Freiraumdämpfung), wird vom Ziel absorbiert, der andere Teil wird in verschiedene Richtungen mit unterschiedlicher Intensität gestreut. Ein Teil der reflektierten Energie kehrt schließlich zur Sendeantenne zurück und wird als Echo bezeichnet. In der Radartechnik kann diese reflektierte Welle zur Messung der Entfernung und Ausrichtung eines Ziels genutzt werden.

Bei RFID-Systemen kann die elektromagnetische Rückstreukopplung genutzt werden, um die Datenübertragung von elektronischen Tags zu Lesegeräten durch die Reflexion elektromagnetischer Wellen zu vervollständigen. Diese Arbeitsmethode wird hauptsächlich in Systemen mit 915 MHz, 2,45 Gnz oder höheren Frequenzen verwendet.

(2) RFID-Rückstreu-Kopplungsmethode

Die Frequenz, mit der eine elektromagnetische Welle von einem Ziel reflektiert wird, wird durch den Reflexionsquerschnitt bestimmt. Die Größe des Reflexionsquerschnitts hängt von einer Reihe von Parametern ab, wie etwa der Größe, Form und dem Material des Ziels, der Wellenlänge und Polarisationsrichtung der elektromagnetischen Welle usw. Da die Reflexionsleistung des Ziels normalerweise mit zunimmt Die Frequenz steigt, das RFID-Rückstreukopplungsverfahren verwendet UHF und UHF und der Abstand zwischen Transponder und Lesegerät beträgt mehr als 1 m. Lesegeräte, Transponder (elektronische Tags) und Antennen bilden ein Transceiver-Kommunikationssystem.