آشنايی با اجزاء یک سيستم RFID : طیف فرکانس New Page 1



ساير




 

 

 

SAKHA RAVESH CO.

 ا مروز

 پنجشنبه  8  تير  1396  2017  Jun.  29   Thursday ToDay
صفحه اصلی  مقالات نکته هادايره المعارف خودآموزها | تازه ها خود آزمون ها  

  نسخه قابل چاپ

 عنوان

 نويسنده

  مشاهده

 اجزاء یک سيستم RFID : طیف فرکانس

 مديريت آموزش

24785

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 . 

دو نوع آنتن و تگ RFID
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



جستجو

مقالات                 
دايره المعارف       
دوره های آموزشی


 

 

مشاهده گروه ها



              

 

 تهيه شده در شرکت سخا روش -  1382