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RFID-Kopplungstechniken - Rückstreuung, kapazitiv, induktiv

RFID-Kopplungstechniken - Rückstreuung, kapazitiv, induktiv

RFID-Lesegeräte und -Schreibvorgänge kommunizieren oder koppeln mit den RFID-Tags mithilfe verschiedener Techniken.

Die wichtigsten RFID-Kopplungstechniken umfassen Rückstreu-, induktive und kapazitive Kopplung.

Die Art der verwendeten Kopplungstechnik hängt von der jeweiligen Anwendung ab, was sich wiederum auf die Wahl des Frequenzbandes auswirkt.

Grundlagen der RFID-Kopplung

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, wie der RFID-Leser / -Schreiber mit dem RFID-Tag kommunizieren kann. Die wichtigsten beteiligten RFID-Kopplungstechniken sind:

  • RFID-Rückstreukopplung
  • Induktive RFID-Kopplung
  • Kapazitive RFID-Kopplung

Die Art der verwendeten Kopplung wirkt sich auf verschiedene Aspekte des RFID-Systems aus, einschließlich der Reichweite, der benötigten Frequenzen und anderer Elemente der RFID-Hardware.

Die Reichweite des RFID-Systems lässt sich grob in drei Kategorien einteilen:

  • Nahbereich - innerhalb von 1 Zentimeter
  • Fernbedienung - zwischen 1 cm und 1 Meter
  • Große Reichweite - mehr als 1 Meter

Von diesen Arten der RFID-Kopplung werden normalerweise magnetische und kapazitive Typen für Nahbereichsverbindungen, induktive Kopplung für Fernverbindungen und RFID-Rückstreukopplung für Fernverbindungen verwendet.

RFID-Rückstreukopplung

RFID-Rückstreukopplung oder RFID-Rückstreuung verwendet den HF-Leistungssender des Tag-Lesegeräts, um das Tag zu aktivieren. Im Wesentlichen "reflektieren" sie einen Teil der vom Leser übertragenen Leistung zurück, ändern jedoch einige der Eigenschaften und senden auf diese Weise Informationen an den Leser zurück.

Bei Verwendung von RFID-Rückstreuung oder RFID-Rückstreuung erreichen einige Tags ihre Datenübertragung, indem sie die Eigenschaften der Tags selbst ändern, während andere einen Lastwiderstand in den Antennenkreis ein- und ausschalten.

Die RFID-Rückstreukopplung arbeitet außerhalb des Nahfeldbereichs, und das Funksignal breitet sich vom RFID-Lesegerät weg. Wenn das Signal das RFID-Tag erreicht, interagiert dieses mit dem eingehenden Signal und etwas Energie wird zurück zum RFID-Lesegerät reflektiert. Die Art und Weise, wie das Signal zurückreflektiert wird, hängt von den Eigenschaften des Tags (oder eines anderen Objekts) ab. Faktoren wie die Querschnittsfläche und die Antenneneigenschaften usw. innerhalb des Tags wirken sich alle aus. Insbesondere nimmt die Antenne Energie auf und strahlt sie erneut ab, und die Art und Weise, wie diese Energie wieder abgestrahlt wird, hängt von den Antenneneigenschaften ab - durch Ändern von Faktoren wie Hinzufügen oder Subtrahieren eines Lastwiderstands über der Antenne wird das neu abgestrahlte Signal Eigenschaften können geändert werden.

Über kurze Entfernungen reicht die Leistung aus, die vom Lesegerät zum Etikett gelangt, um den Betrieb kleiner Niedrigstromkreise innerhalb des Etiketts zu ermöglichen. Dies kann verwendet werden, um einen elektronischen Schalter anzusteuern, z. Ein FET, der einen Antennenlastwiderstand ein- und ausschalten kann. Dadurch wird das zurückgegebene Signal effektiv moduliert und es können Daten an den Leser zurückgegeben werden.

Um das gleichzeitige Senden und Empfangen eines Signals zu ermöglichen, wird häufig ein Richtkoppler verwendet, um zu ermöglichen, dass das empfangene Signal vom gesendeten Signal getrennt wird. Zusätzlich muss der Leser in der Lage sein, die Modulation in Gegenwart einer Vielzahl anderer Reflexionen zu erfassen, obwohl diese normalerweise stabil sind und in keiner Weise moduliert werden.

Induktive RFID-Kopplung

Die induktive RFID-Kopplung wird für sogenannte "umgebungsgekoppelte" Karten verwendet. Die induktive RFID-Kopplung ist in der Norm ISO 15693 definiert, obwohl nicht alle induktiv gekoppelten RFID-Tags dieser Norm entsprechen müssen.

In Bezug auf den Betrieb ist die induktive Kopplung die Übertragung von Energie von einem Stromkreis zu einem anderen über die gegenseitige Induktivität zwischen den beiden Stromkreisen. Für die Verwendung der induktiven RFID-Kopplung verfügen sowohl das Etikett als auch der Leser über Induktions- oder "Antennen" -Spulen. Wenn das Etikett nahe genug am Lesegerät platziert ist, wird das Feld von der Lesespule mit der Spule vom Etikett gekoppelt. In dem Etikett wird eine Spannung induziert, die gleichgerichtet und zur Stromversorgung der Etikettenschaltung verwendet wird.

Damit Daten vom Etikett zum Lesegerät übertragen werden können, ändert die Etikettenschaltung die Last auf ihrer Spule, und dies kann vom Lesegerät als Ergebnis der gegenseitigen Kopplung erkannt werden.

Die induktive RFID-Kopplung ist ein Nahfeldeffekt. Dementsprechend muss der Abstand zwischen den Spulen im Bereich des Effekts gehalten werden - normalerweise wird davon ausgegangen, dass er etwa 0,15 Wellenlängen der verwendeten Frequenz beträgt.

Die induktive RFID-Kopplung wird normalerweise bei niedrigeren RFID-Frequenzen verwendet - häufig LF, d. H. Unter 135 kHz oder bei 13,56 MHz.

Kapazitive RFID-Kopplung

Die kapazitive RFID-Kopplung wird für kurze Entfernungen verwendet, bei denen eine Form der RFID-Nahkopplung erforderlich ist. Wie der Name schon sagt, verwendet das System kapazitive Effekte, um die Kopplung zwischen dem Tag und dem Lesegerät herzustellen.

Das System wird häufig für Smartcards verwendet, für die die Norm ISO 10536 angewendet werden kann.

Die kapazitive RFID-Kopplung funktioniert am besten, wenn Elemente wie Smartcards in ein Lesegerät eingesetzt werden. Auf diese Weise befindet sich die Karte in unmittelbarer Nähe des Lesegeräts. Bei der kapazitiven Kopplung werden keine Spulen oder Antennen verwendet, sondern Elektroden - die Platten des Kondensators -, um die erforderliche Kopplung bereitzustellen.

Die Kapazität zwischen dem Lesegerät und dem Kartenetikett stellt einen Kondensator bereit, über den ein Signal übertragen werden kann, obwohl eine Erdungsrückführung erforderlich ist. Das vom Lesegerät erzeugte Wechselstromsignal wird innerhalb des RFID-Tags aufgenommen und gleichgerichtet und zur Stromversorgung der Geräte innerhalb des Tags verwendet. Wieder werden die Daten durch Modulieren der Last auf den RFID-Leser zurückgestimmt.

Die drei Haupttypen der RFID-Kopplung haben jeweils ihre eigenen Eigenschaften. Infolgedessen wird die kapazitive RFID-Kopplung für sehr kurze Entfernungen, die induktive RFID-Kopplung für etwas größere Entfernungen und die RFID-Rückstreukopplung oder RFID-Rückstreuung normalerweise verwendet, wenn größere Entfernungen erforderlich sind. Durch die Verwendung der besten Kopplungsform kann das RFID-System in jeder Anwendung optimal arbeiten.

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