عنوان
|
نويسنده
|
مشاهده
|
اجزاء یک سيستم RFID : طیف فرکانس |
مديريت آموزش |
27951 |
با توجه به جایگاه داده در عصر حاضر و لزوم نگاه جامع به این مقوله مهم ، بر آن شدیم تا محوریت فعالیت های خود را بر روی این موضوع متمرکز نمائیم . از این رو گروه فابک با شعار فناوری اطلاعات برای کسب وکار شکل گرفت و خدمات خود را از طریق سایت www.fabak.ir به مخاطبان محترم عرضه می نماید
 |
اجزاء یک سيستم RFID : طیف فرکانس
اجزاء یک سيستم RFID
: طیف فرکانس
يکی از ملاحظات مهم در ارتباط با فناوری
RFID
، فرکانس عملیاتی آنان است . همانند تلویزیون که می تواند در باندهای
UHF ( برگرفته شده از
Ultra-High
Frequency ) و VHF
( برگرفته شده از Very High Frequency ) فعاليت نماید ، سیستم های RFID
نیز می توانند از باندهای مختلفی برای ارتباطات خود استفاده نمایند .
شکل 1 طیف فرکانس راديويی را نشان می دهد .

شکل 1 : طیف فرکانس راديويی ( منبع ITU )
در RFID هم از
باند فرکانس پائين و هم از باند فرکانس بالا در محدوده های
زیر استفاده می
گردد .
باندهای فرکانس
پايين RFID
- فرکانس پايين و یا LF (
برگرفته شده از Low Frequency
) : بین 125
تا 134 کيلوهرتز
- فرکانس بالا و یا HF
( برگرفته شده از High Frequency
) : محدوده 56 / 13 مگاهرتز
باندهای فرکانس
بالا RFID
-
باند UHF: محدوده 860 تا 960 مگاهرتز
- ميکروويو : 5 / 2 گيگاهرتز به بالا
انتخاب
فرکانس بر روی چندین خصلت سیستم های RFID
تاثير گذار است که در ادامه به تشریح
برخی از آنان خواهیم پرداخت .
محدوده
خواندن
در باندهای
فرکانس پايين ، محدوده خواندن تگ های غیرفعال با توجه به بهره
ضعيف آنتن چیزی بیش از یک متر نمی باشد .
( در فرکانس های پايين ، طول موج الکترومغناطیسی بسیار بالا می باشد
.
در برخی حالات تا چندين کيلومتر و طولانی تر از ابعاد آنتن تعبيه شده
در تگ های RFID . بهره آنتن ، بطور مستقیم
با اندازه آنتن مرتبط با طول موج متناسب
می باشد . بنابراین بهره آنتن در
این فرکانس ها بسیار پایین است ) .
در فرکانس های بالاتر ، محدوده خواندن معمولا" افزایش خواهد یافت
خصوصا" در مواردی که از تگ های فعال استفاده شده باشد . با توجه به این
که باندهای فرکانس بالا می توانند باعث بروز مسایل مختلفی در رابطه با
سلامت انسان گردند ، تعداد بسیار زیادی از سازمان های تنظیم
مقررات رادیویی نظیر FCC ( برگرفته شده از
) ، محدودیت های بیشتری را در خصوص قدرت سیستم های میکروویو و
UHF اعمال می نمایند . این کار باعث می شود
که محدوده خواندن این نوع سیستم های فرکانس بالا در تگ های غیرفعال
بطور متوسط بین سه تا نه متر گردد .
تگ های
غیرفعال در مقابل تگ های فعال
به دلایل تاریخی ،
از تگ های غيرفعال
معمولا" در باندهای LF
و HF و از تگ
های فعال در باندهای UHF و ميکروويو استفاده
می گردد . در اولین سیستم های RFID از
تگ های غیرفعال در باندهای
HF و LF استفاده می
گردید . شاید قيمت مناسب بکارگیری فناوری فوق و عدم امکان سرمایه گذاری
بالا بر روی سایر گزینه ها ( در گذشته ای نه چندان دور ) ، باعث
بکارگیری تگ های غیرفعال در باندهای HF و
LF شده باشد . امروزه با توجه به تحولات
گسترده و سریع در این عرصه ، استفاده از تگ های فعال در باندهای فرکانس
بالا در دستور کار قرار گرفته است .
تداخل
امواج از سایر سیستم های رادیویی
سیستم های RFID مستعد تداخل امواج از سایر
سیستم های رادیویی می باشند . سیستم های RFID
که در باند LF عمل می نمایند
، در معرض این آسیب می باشند . توجه داشته باشید که فرکانس های
LF ، تحمل اتلاف در مسیر زیاد و یا
تضعیف خیلی کم در مسافت های کوتاه را ندارند ( در مقام مقایسه با
فرکانس های بالاتر ) . این بدان معنی است که سیگنال های رادیویی سایر
سیستم های ارتباطی که در محدوده مشابه فرکانسی LF
کار می کنند ، دارای مقاومت میدانی بالائی در آنتن یک بررسی کننده
RFID خواهند شد که می تواند به تداخل امواج
منتج گردد .
در سمت ديگر طیف ، سیستم های میکروویو دارای استعداد کمتری برای تداخل
امواج می باشند چراکه افت مسیر در باند میکروویو
برای فرکانس
های پايين بسیار
بيشتر است.
مايعات و فلزات
کارآئی سیستم های RFID
متاثر از سطوح نم دار
و يا آبکی است . سیگنال های HF نسبت به
سیگنال های میکروویو و UHF دارای قابلیت
نفوذپذیری بهتری در آب و سایر مایعات می باشند . طول موج های کوتاه تر
UHF دارای استعداد بیشتری جهت جذب در آب می
باشند . به همین دلیل است که اغلب از تگ های HF
برای برچسب گذاری مواد مایع استفاده می گردد . در چنین مواردی می توان
از تگ های UHF نیز استفاده کرد ولی محدوده
موثر خواندن آن بطرز محسوسی کاهش خواهد یافت .
محیط های فلزی بر روی تمامی فرکانس های RFID
تاثير می گذارند . سیگنال های فرکانس راديويی قادر به عبور از فلزات
نمی باشند و در مواردی که مواد فلزی در مجاورت آنتن کد خوان و یا آنتن
تگ قرار بگیرد ، رفتار و خصایص سیستم دستخوش تغییرات عمده ای می گردد .
یکی از اثرات مشترک فلزات بر روی فرکانس های HF
و UHF ، تغییر خودالقايی آنتن می باشد
که پيامد آن کاهش محدوده خواندن خواهد بود . یکی دیگر از اثرات مواد
فلزی بر روی هر دو نوع فرکانس ، جذب انرژی RF
توسط فلزات است .با این که هر دو نوع فرکانس قادر به نفوذ از طریق یک
شی فلزی نمی باشند ، اثر جذب در تگ های HF و
UHF رفتاری کاملا" متفاوت دارد . در تگ های
HF ، یک محدوه خواندن ضعیف وجود دارد در
حالی که در تگ های UHF ، می توان محدوده
خواندن را در صورت ایجاد یک شکاف هوایی بین آنان و سطح فلز ، افزایش
داد . در مواردی که مواد فلزی بخشی از شی مورد نظر برای برچسب گذاری
توسط تگ های RFID می باشند ، بهتر است که از
فلز به عنوان آنتن استفاده گردد ( به عنوان نمونه ، پياده سازی یک شکاف
هوايی بین سطح فلز و تگ ) . در صورتی که انجام این کار غیرممکن باشد ،
می بایست از روش های روکش کردن استفاده کرد .
نرخ داده
سیستم های RFID
که در باند
LF عمل می نمایند ، دارای نرخ داده پايينی در حد چندين کيلوبيت
در ثانیه می باشند . با توجه به فرکانس استفاده شده در
سيستم های RFID ،
نرخ داده می تواند به مرز چندين مگابيت در ثانیه برسد . چيزی که در
فرکانس های میکروویو محقق شده است .
اندازه و
نوع آنتن
با توجه به
طول زیاد طول موج سیگنال های رادیویی
فرکانس پايين ،
آنتن سیستم های LF و HF
می بایست از آنتن های UHF
و ميکروويو بزرگ تر باشد
، تا بتوان بهره سیگنال برابری را دریافت کرد . این موضوع با هدف ايجاد تگ های
RFID کوچک و ارزان در تضاد است . همین موضوع
باعث شده است که بسیاری از طراحان سیستم ، از بهره آنتن به نفع کنترل
قیمت ، بگذرند و بپذيرند که
از سیستم های HF
و LF صرفا"
در حوزه های کوچک استفاده نمایند . تگ های LF و
HF معمولا" بزرگ تر از تگ های
UHF و ميکروويو می باشند .
در شکل 2 ، دو نوع آنتن
RFID به همراه تگ مربوطه در باندهای فرکانسی مختلف نشان داده
شده است .

شکل 2 : دو نوع آنتن و تگ RFID
توجه داشته
باشید که فرکانس عملیات ، نوع آنتن
قابل استفاده را به یک سیستم راديويی تحميل می کند . در سیستم های LF و
HF از جفت گيری القایی و آنتن های القایی
استفاده می گردد که معمولا" آنتن هایی از نوع حلقوی می باشند
. در فرکانس های UHF و ميکروويو ، از جفت
گیری خازنی استفاده می گردد و آنتن ها از نوع دوقطبی می باشند .
اندازه و
قیمت تگ های RFID
سیستم های RFID اولیه عموما" از باند
LF استفاده می کردند
( به دلیل سهولت در ساخت ) . این نوع سيستم ها دارای مشکلات مختص به
خود می باشند نظیر ابعاد بزرگ آنتن که می تواند قیمت تمام شده آنان را
افزایش دهد .
در حال حاضر استفاده از باند HF
بسیار متداول است .با توجه به پيشرفت های اخیر در فناوری ساخت تراشه ها ،
قیمت تگ های UHF قابل
رقابت با تگ های HF
شده است . تگ های
RFID ميکروويو مشابه تگ های
UHF می باشند با این تفاوت که
می توان آنان را
کوچکتر و با قیمت کمتری تولید
کرد.
جدول 1 ، خصایص سيستم های RFID را با فرکانس
های مختلف نشان می دهد .
باند فرکانس |
LF 125 KHZ |
HF 13.56MHZ |
UHF 860-960
MHZ |
Microwave 2.5
GHZ به بالا |
محدوده خواندن
( تگ های غیرفعال ) |
کمتر از 62
سانتی متر |
کمتر از یک متر |
بین سه تا نه
متر |
چندين متر
|
منبع تامین انرژی
تگ |
عموما" غیرفعال
می باشند |
عموما" غیرفعال
می باشند |
عموما" فعال ولی
ممکن است به صورت غیرفعال نیز باشند |
عموما" فعال ولی
ممکن است به صورت غیرفعال نیز باشند |
قيمت تگ |
نسبتا" گران
|
گران ولی
بمراتب کمتر از LF |
دارای
پتانسيل لازم جهت توليد ارزان |
دارای
پتانسيل لازم جهت تولید ارزان |
کاربردهای عمومی |
ورود بدون
کلید به مکان هایی خاص نظیر اطاق ها و ...
رديابی
حيوانات
پيشگيری از
سرقت اتومبیل از طریق خاموش کردن
آن از را دور
|
کارت های هوشمند
ردیابی آیتم هایی نظیر حمل بار
کتابخانه ها
|
ردیابی حمل بار
جمع آوری
الکترونيکی عوارض
حمل بار مسافر
|
جمع آوری الکترونیکی عوارض |
نرخ داده
|
کند
|
متوسط
|
سریع
|
بسیار سریع
|
کارآیی پس از قرار
گرفتن در مجاورت فلزات و مایعات |
خیلی خوب
|
خوب
|
بد |
بدتر |
اندازه تگ غیرفعال
|
خیلی بزرگ
|
بزرگ
|
کوچک
|
کوچک تر
|
جدول 1
: خصایص سيستم های RFID
در فرکانس های مختلف