المبادئ الأساسية لأنظمة RFID

1. المبادئ الأساسية

من منظور طرق الاتصال واستشعار الطاقة بين العلامات الإلكترونية والقراء، يمكن تقسيم الأنظمة بشكل عام إلى فئتين، وهما أنظمة الاقتران الحثي (Inductive Coupling) وأنظمة الاقتران الكهرومغناطيسي الخلفي (Backscatter Coupling). يحقق الاقتران الحثي الاقتران من خلال المجال المغناطيسي المتناوب عالي التردد في الفضاء، استنادًا إلى قانون الحث الكهرومغناطيسي؛ اقتران التشتت الخلفي الكهرومغناطيسي، أي النموذج الأساسي للرادار، تنعكس الموجة الكهرومغناطيسية المنبعثة بعد إصابة الهدف، وفي الوقت نفسه تحمل معلومات الهدف، بناءً على قواعد الانتشار المكاني للموجة الكهرومغناطيسية.

2. نظام RFID اقتران حثي

تتوافق طريقة الاقتران الاستقرائي لـ RFID مع بروتوكول ISO/IEC 14443. تتكون العلامات الإلكترونية المقترنة حثيًا من حامل بيانات إلكتروني، يتكون عادةً من شريحة صغيرة واحدة وملف ذو مساحة كبيرة يستخدم كهوائي.

تعمل جميع العلامات الإلكترونية المقترنة حثيًا بشكل سلبي. يتم توفير كل الطاقة اللازمة لتشغيل الرقاقة الدقيقة الموجودة في العلامة من خلال الطاقة الكهرومغناطيسية المستحثة التي يرسلها القارئ. يتم إنشاء المجال الكهرومغناطيسي القوي عالي التردد بواسطة ملف هوائي القارئ ويمر عبر المقطع العرضي للملف والفضاء المحيط بالملف ليسبب الحث الكهرومغناطيسي في العلامات الإلكترونية القريبة.

3. التشتت الكهرومغناطيسي الخلفينظام رفيد

(1) تعديل التشتت الخلفي

توفر تقنية الرادار الأساس النظري والتطبيقي لطريقة الاقتران الارتجاعي لـ RFID. عندما تصطدم موجة كهرومغناطيسية بهدف فضائي، يمتص الهدف جزءًا من طاقتها، ويتشتت الجزء الآخر في اتجاهات مختلفة بكثافات مختلفة. ومن بين الطاقة المتناثرة، ينعكس جزء صغير مرة أخرى إلى هوائي الإرسال ويتم استقباله بواسطة الهوائي (وبالتالي فإن هوائي الإرسال هو أيضًا هوائي استقبال). يتم تضخيم الإشارة المستقبلة ومعالجتها للحصول على المعلومات ذات الصلة حول الهدف.

عندما تنبعث الموجات الكهرومغناطيسية من الهوائي إلى الفضاء المحيط، فإنها تواجه أهدافًا مختلفة. جزء من طاقة الموجات الكهرومغناطيسية التي تصل إلى الهدف (التوهين في الفضاء الحر) يمتصه الهدف، والجزء الآخر ينتشر في اتجاهات مختلفة بكثافات مختلفة. ويعود جزء من الطاقة المنعكسة في النهاية إلى هوائي الإرسال ويسمى الصدى. وفي تكنولوجيا الرادار، يمكن استخدام هذه الموجة المنعكسة لقياس مسافة الهدف واتجاهه.

بالنسبة لأنظمة RFID، يمكن استخدام اقتران التشتت الخلفي الكهرومغناطيسي لإكمال نقل البيانات من العلامات الإلكترونية إلى القراء باستخدام انعكاس الموجات الكهرومغناطيسية. تُستخدم طريقة العمل هذه بشكل أساسي في الأنظمة ذات الترددات 915 ميجا هرتز أو 2.45 جيجا هرتز أو الترددات الأعلى.

(2) طريقة اقتران التشتت الخلفي RFID

يتم تحديد التردد الذي تنعكس به الموجة الكهرومغناطيسية عن الهدف من خلال المقطع العرضي للانعكاس. يرتبط حجم المقطع العرضي للانعكاس بسلسلة من المعلمات، مثل حجم الهدف وشكله ومادته، والطول الموجي واتجاه استقطاب الموجة الكهرومغناطيسية، وما إلى ذلك. نظرًا لأن أداء انعكاس الهدف عادةً ما يزداد كلما زاد يزداد التردد، وتستخدم طريقة اقتران التشتت الخلفي RFID UHF وUHF، وتكون المسافة بين جهاز الإرسال والاستقبال والقارئ أكبر من 1 متر. يشكل القراء وأجهزة الإرسال والاستقبال (العلامات الإلكترونية) والهوائيات نظام اتصالات جهاز الإرسال والاستقبال.