RF Physics & RFID: een kort overzicht
RFID-systemen, zoals alle systemen met energie, worden beheerst door de wetten van de natuurkunde. Fysica is de studie van materie en haar beweging door ruimte en tijd, samen met gerelateerde concepten zoals energie en kracht. Om dieper te graven, zijn RFID-systemen ook onderworpen aan fundamentele elektromagnetische principes. Deze principes spreken over de overdracht van energie en het elektromagnetische spectrum, zijn gedefinieerd in Faraday's wet van elektromagnetische inductie en de wet van Lenz. Daarnaast regelen regeringen en militaire afdelingen het gebruik van het elektromagnetisch spectrum (frequentie en kracht van transmissie) in verschillende delen van de wereld, wat leidt tot verschillende normen en voorschriften voor RFID-systemen.
Elk aspect van een RFID-systeem is ontworpen met behulp van de wetten en normen zoals hierboven vermeld om met succes informatie uit te wisselen met behulp van een elektromagnetisch veld en gemoduleerde energie. Elk onderdeel van het proces - lezer naar kabel, kabel naar antenne en antenne om te taggen (en terug) zorgt voor een effectieve energieoverdracht tussen de segmenten.
Elke stap in het energiestroomproces van een typisch UHF RFID-systeem wordt hieronder eenvoudigweg gedefinieerd.
Energiestroom: lezer naar kabel
Energie stroomt uit een stopcontact als wisselstroom (wisselstroom), wat betekent dat elektronen periodiek richtingen omkeren tijdens het rijden, waardoor de energie langer kan worden verzonden ten opzichte van gelijkstroom (gelijkstroomvermogen). Een typische RFID-lezer voeding geleverd met een RFID-lezer is een AC naar DC power converter, het veranderen van de wisselstroom van de uitlaat naar een gelijkstroom (die meer geschikt is voor de lezer elektronica).
Vervolgens loopt de gelijkstroom door een oscillator- en fasevergrendelde lus (PLL) -module die vervolgens de gelijkstroom van de voeding omzet in een wisselstroom met een variabele frequentie. De variabele frequentie wordt bepaald door een frequency hopping-algoritme in de RFID-lezer, dat is gebaseerd op het frequentiebereik dat is ingesteld tijdens de productiefase.
In de Verenigde Staten is bijvoorbeeld vereist dat elke lezer een frequency hopping-algoritme gebruikt als gevolg van voorschriften die verklaren dat een enkele lezer niet op een specifieke frequentie kan zenden gedurende meer dan 400 milliseconden of 0,4 seconden om specifieke frequenties van crowding te voorkomen. Terwijl een RF-lezer wordt gebruikt die is ingesteld voor het VS FCC-frequentiegebied, zal de lezer elke 0,4 seconden in een vooraf bepaald patroon 'springen' zoals 902,5 MHz (0,4 s), 903,5 MHz (0,4 s), 927 MHz (0,4 s) en spoedig. Als een lezer langer dan 0,4 seconden op één frequentie zou blijven, zou er interferentie kunnen optreden tussen radio's uit de buurt.
Nadat de waarde van de variabele frequentie is ingesteld, wordt het resulterende signaal vervolgens versterkt met behulp van de RF-versterker en gemoduleerd door de informatie die de lezer probeert te verzenden naar de RFID-tag. Een RF-versterker bepaalt de kracht van het signaal dat door de RFID-lezer moet worden verzonden (dat wil zeggen het zendvermogen) en versterkt het RF-signaal tot dat gewenste vermogensniveau. Volgens de FCC-voorschriften van de Verenigde Staten mag het vermogenssignaal van de lezer niet meer bedragen dan 1 watt (30 dBm). Omdat de stroom van de antenne echter verzwakking door kabelverlies omvat, kunnen sommige RFID-lezers vermogensniveaus van meer dan 30 dBm verzenden (bijvoorbeeld 31,5 dBm). De verzwakking van de kabel ontkent vervolgens het extra zendvermogen waardoor de lezer niet in overtreding is van FCC-standaard 15.247. Bij gebruik van uitleesniveaus van de lezer van> 30 dBm moeten operators ervoor zorgen dat de gebruikte kabel de vereiste verzwakking levert, zodat het opgenomen vermogen in de antenne niet meer is dan 1 Watt. (Bekijk het GS1-document voor meer informatie over voorschriften voor UHF RFID in andere landen.)
Het versterkte signaal wordt vervolgens door een RF-banddoorlaatfilter geleid dat eventuele extra frequenties buiten de toegestane transmissieband elimineert. Na het passeren van het banddoorlaatfilter wordt het signaal dan uitgevoerd naar de antennepoort en vervolgens naar de coaxiale kabel via een richtkoppelaar.
