اجزاء یک سیستم RFID
: طیف فرکانس
یکی 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 ) فعالیت نماید ، سیستم های RFID
نیز می توانند از باندهای مختلفی برای ارتباطات خود استفاده نمایند .
شکل 1 طیف فرکانس رادیویی را نشان می دهد .

شکل 1 : طیف فرکانس رادیویی ( منبع ITU )
در RFID هم از باند فرکانس پائین و هم از باند فرکانس بالا در محدوده های زیر استفاده می گردد .
باندهای فرکانس پایین RFID
- فرکانس پایین و یا LF ( برگرفته شده از Low Frequency ) : بین 125 تا 134 کیلوهرتز
- 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
- میکروویو : 5 / 2 گیگاهرتز به بالا
انتخاب فرکانس بر روی چندین خصلت سیستم های RFID تاثیر گذار است که در ادامه به تشریح برخی از آنان خواهیم پرداخت .
محدوده خواندن
در باندهای
فرکانس پایین ، محدوده خواندن تگ های غیرفعال با توجه به بهره
ضعیف آنتن چیزی بیش از یک متر نمی باشد .
( در فرکانس های پایین ، طول موج الکترومغناطیسی بسیار بالا می باشد
.
در برخی حالات تا چندین کیلومتر و طولانی تر از ابعاد آنتن تعبیه 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 غیرفعال معمولا" در باندهای LF و HF و از تگ های فعال در باندهای UHF و میکروویو استفاده می گردد . در اولین سیستم های RFID از تگ های غیرفعال در باندهای HF و LF استفاده می گردید . شاید قیمت 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 دیگر طیف ، سیستم های میکروویو دارای استعداد کمتری برای تداخل
امواج می باشند چراکه افت مسیر در باند میکروویو
برای فرکانس
های پایین بسیار
بیشتر است.
مایعات و فلزات
کارآئی سیستم های RFID
متاثر از سطوح نم دار
و یا 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
تاثیر می گذارند . سیگنال های فرکانس رادیویی 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 خودالقایی آنتن می باشد
که پیامد 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 ، پیاده سازی یک شکاف
هوایی 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 پایینی در حد چندین کیلوبیت در ثانیه می باشند . با توجه به فرکانس استفاده شده در سیستم های RFID ، نرخ داده می تواند به مرز چندین مگابیت در ثانیه برسد . چیزی که در فرکانس های میکروویو محقق شده است .
اندازه و نوع آنتن
با توجه به
طول زیاد طول موج سیگنال های رادیویی
فرکانس پایین ،
آنتن سیستم های LF و HF
می بایست از آنتن های UHF
و میکروویو بزرگ تر باشد
، تا بتوان بهره سیگنال برابری را دریافت کرد . این موضوع با هدف ایجاد 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 بپذیرند 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 میکروویو 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 رادیویی تحمیل می کند . در سیستم های LF و HF از جفت گیری القایی و آنتن های القایی استفاده می گردد که معمولا" آنتن هایی از نوع حلقوی می باشند . در فرکانس های UHF و میکروویو ، از جفت گیری خازنی استفاده می گردد و آنتن ها از نوع دوقطبی می باشند .
سیستم های RFID اولیه عموما" از باند
LF استفاده می کردند
( به دلیل سهولت در ساخت ) . این نوع سیستم 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 پیشرفت های اخیر در فناوری ساخت تراشه ها ،
قیمت تگ های UHF قابل
رقابت با تگ های HF
شده است . تگ های
RFID میکروویو مشابه تگ های
UHF می باشند با این تفاوت که
می توان آنان را
کوچکتر و با قیمت کمتری تولید
کرد.
جدول 1 ، خصایص سیستم 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 |
کمتر از 62 سانتی متر |
کمتر از یک متر |
بین سه تا نه متر |
چندین متر |
|
منبع تامین انرژی تگ |
عموما" غیرفعال |
عموما" غیرفعال |
عموما" فعال ولی ممکن است به صورت غیرفعال نیز باشند |
عموما" فعال ولی ممکن است به صورت غیرفعال نیز باشند |
|
قیمت تگ |
نسبتا" گران |
گران ولی بمراتب کمتر از LF |
دارای پتانسیل لازم جهت تولید ارزان |
دارای پتانسیل لازم جهت تولید ارزان |
|
کاربردهای عمومی |
ورود بدون
کلید به مکان هایی خاص نظیر اطاق ها و ... |
کارت های هوشمند ردیابی آیتم هایی نظیر حمل بار کتابخانه ها |
ردیابی حمل بار جمع آوری
الکترونیکی عوارض
|
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 سیستم های RFID در فرکانس های مختلف
