UHF RFID Antenna Dizayn Texnologiyası üzrə tədqiqat

0 Ön söz

RFID radiotezlik identifikasiyası texnologiyasının (Radio Frequency Identification, RFID) tətbiqi uzun tarixə malikdir. Bu, İkinci Dünya Müharibəsi zamanı Britaniya Hərbi Hava Qüvvələrinin təyyarələri tərəfindən istifadə edilən təyyarə identifikasiya sisteminə qədər izlənilə bilər. Bu yaxınlarda RFID radiotezlik identifikasiyası texnologiyası əşyaların idarə edilməsində, nəqliyyat vasitələrinin yerləşdirilməsində və yeraltı personalın yerləşdirilməsində geniş istifadə olunur. Bu texnologiya təmassız avtomatik identifikasiya texnologiyasıdır ki, radiotezlik siqnallarından istifadə edərək məkan əlaqəsi (dəyişən maqnit sahəsi və ya elektromaqnit sahəsi) vasitəsilə kontaktsız məlumat ötürülməsinə nail olur və ötürülən məlumat vasitəsilə avtomatik identifikasiya məqsədinə nail olur.

1 RFID radiotezlik texnologiyasına ümumi baxış

1.1 RFID simsiz identifikasiya sisteminin əsas tərkibi

RFID simsiz identifikasiya sistemi əsasən RFID elektron etiketlərindən, RFID oxuyucularından, antenalardan və əsas kompüter idarəetmə sistemlərindən ibarətdir. RFID elektron etiketi və RFID oxuyucusu arasındakı məlumat simsiz ötürülür, buna görə də onların arasında simsiz qəbuledici modullar və antenalar (induksiya rulonları) var. Təsir diaqramı Şəkil 1-də göstərilmişdir.

UHF RFID Antenna Dizayn Texnologiyası üzrə tədqiqat

(1) RFID elektron etiketi (Etiket): RFID elektron etiketi radiotezlik identifikasiyası sisteminin məlumat daşıyıcısıdır. Birləşdirmə elementləri və çiplərdən ibarət olan hər bir RFID elektron etiketi hədəf obyekti müəyyən etmək üçün obyektə əlavə edilən unikal EPC (Elektron Məhsul Kodu) elektron koduna malikdir. Ənənəvi barkodlarla müqayisədə EPC kodları yalnız müəyyən bir məhsul növünü əks etdirə bilməz, həm də müəyyən bir məhsula xas ola bilər.

(2) RFID oxuyucusu (Oxucu): Oxucu elektron etiket məlumatını oxuya və ya yaza bilən cihazdır. Onun əsas funksiyası məlumatı etiketlə ötürməkdir. O, əl oxuyucusu və ya sabit oxucu kimi dizayn edilə bilər.

(3) Antenna (Antenna): etiket və oxucu arasında radio tezliyi siqnallarını ötürmək.

1.2 RFID sisteminin iş prinsipi

RFID elektron etiketi RFID oxuyucusu tərəfindən buraxılan maqnit sahəsinə daxil olduqdan sonra, oxucu tərəfindən göndərilən radiotezlik siqnalını alır və induksiya edilmiş cərəyanla əldə edilən enerji hesabına çipdə saxlanılan məhsul məlumatını (Passiv Tag, passiv etiket və ya passiv etiket) göndərir və ya Etiket müəyyən bir tezlik, Aktiv və ya deaktiv etiketin siqnalını aktiv şəkildə göndərir. məlumat verir və sonra müvafiq məlumatların emalı üçün mərkəzi informasiya sisteminə göndərir. Radiotezliyin identifikasiyası prosesinin sxematik diaqramı Şəkil 2-də göstərilmişdir.

2 RFID etiketli antenna performans indeksi

RFID sisteminin identifikasiya prosesindən görmək çətin deyil ki, antenna RFID elektron etiketinin hiss olunması prosesində RFID oxuyucusu üçün RFID elektron etiketi ilə RFID oxuyucu arasında radiotezlik siqnallarını ötürmək üçün körpü rolunu oynayır. RFID oxuyucu antenası, RFID elektron etiket antennasının performansı bütün identifikasiya sisteminin işini yaxşılaşdırmaq üçün böyük əhəmiyyət kəsb edir. RFID elektron etiketi işarələnmiş obyektə əlavə olunduğundan, RFID elektron etiket antenası işarələnmiş obyektin forması və fiziki xüsusiyyətlərindən təsirlənəcək. Təsir edən amillərə işarələnmiş obyektin materialı, işarələnmiş elementin iş mühiti və s. daxildir.Bundan əlavə, RFID radiotezlik qurğusunda iş tezliyi mikrodalğalı bölgəyə yüksəldikdə antenna ilə RFID elektron etiket çipi arasında uyğunlaşma problemi daha ciddi olur. Bu amillər RFID elektron etiket antenalarının dizaynı üçün daha yüksək tələblər irəli sürdü, eyni zamanda böyük problemlər də gətirdi.

Antena, elektromaqnit dalğaları şəklində ön radiotezlik siqnalının gücünü qəbul edən və ya yayan bir cihazdır. Bu, dövrə ilə boşluq arasındakı interfeysdə olan bir cihazdır və idarə olunan dalğa ilə boş kosmik dalğa arasında enerji çevrilməsini həyata keçirmək üçün istifadə olunur. Mövcud RFID simsiz radiotezlik sistemləri əsasən aşağı tezlikli, yüksək tezlikli, ultra yüksək tezlikli və mikrodalğalı tezlik diapazonlarında cəmləşmişdir. Müxtəlif əməliyyat tezlik diapazonlarında RFID sistem antenalarının prinsipləri və dizaynları əsaslı şəkildə fərqlidir:

(1) İstiqamət xüsusiyyətləri

Anten radiasiyası istiqamətlidir. Şüalanmanın amplitudası və istiqaməti arasındakı əlaqə əyrisin sahəyə istiqamət diaqramı deyilir ki, bu da əslində eyni istiqamətdə uzaq sahə sahəsinin istənilən istiqamətində bir nöqtədə sahə gücünün əlaqə əyrisidir. İstiqamət diaqramı ümumiyyətlə normallaşdırılmış istiqamət diaqramına, yəni uzaq sahə sahəsinin istənilən istiqamətində bir nöqtədə sahənin gücünün eyni məsafədəki maksimum sahəyə nisbəti ilə eyni istiqamətdə əlaqə əyrisinə aiddir.

(2) İstiqamət əmsalı

İstiqamət əmsalı, antenanın müəyyən bir istiqamətdə elektromaqnit dalğalarını yayma dərəcəsini göstərmək üçün istifadə edilən parametrdir. İstənilən istiqamətli antenanın istiqamət əmsalı qəbul nöqtəsində bərabər elektrik sahəsinin gücü şəraitində qeyri-istiqamətli antenanın ümumi şüalanma gücünün istiqamətləndirici antenanın ümumi şüalanma gücünə nisbətinə aiddir. Bu tərifə görə, istiqamətləndirici antenanın şüalanma intensivliyi bütün istiqamətlərdə dəyişdiyindən, antenanın yönləndirmə əmsalı da müşahidə nöqtəsinin mövqeyinə görə dəyişir. Radiasiya elektrik sahəsinin ən böyük olduğu istiqamətdə istiqamətləndirmə əmsalı da ən böyükdür. Ümumiyyətlə, istiqamətli antenanın istiqamət əmsalı maksimum radiasiya istiqamətinin istiqamətləndiricilik əmsalıdır, yəni antennadan müəyyən bir məsafədə, maksimum radiasiya istiqamətində antenanın radiasiya gücü axınının Smax sıxlığı eyni şüalanma gücünə malik ideal istiqamətsiz antenna ilə eynidir.

(3) Antenanın səmərəliliyi

Antenanın səmərəliliyi enerjiyə çevrilmədə antenanın effektivliyini ölçmək üçün istifadə edilən indeksdir. Antenanın səmərəliliyi hamısı 1-dən azdır, bu o deməkdir ki, antenanın giriş gücünün bir hissəsi radiasiya gücünə çevrilir, bir hissəsi isə itirilmiş gücə çevrilir. Antenanın səmərəliliyi ηA kimi qeyd olunan antenanın şüalanma gücünün giriş gücünə nisbəti kimi müəyyən edilir.

(4) Anten qazancı

Anten əmsalı yalnız antenanın radiasiya enerjisinin ən cəmlənmiş dərəcəsini əks etdirir və antenanın qazancı yalnız antenin radiasiya qabiliyyətini əks etdirmir, həm də antenanın itki faktorunu nəzərə alır. Eyni giriş gücü şərti ilə, kosmosda istiqamətli antenanın müəyyən bir istiqamətdə (θ, φ) şüalanan güc sıxlığının S(θ, φ) ilə bu istiqamətdə itkisiz nöqtə mənbəyi antennasının şüalanan güc sıxlığına nisbəti G(θ, φ) kimi qeyd olunan antenanın qazancı adlanır.

Qazanma əmsalı böyük xəttin enerji çevrilməsini və istiqamət xüsusiyyətlərini hərtərəfli ölçən parametrdir. G kimi qeyd olunan istiqamət əmsalının və antenanın səmərəliliyinin məhsuludur, yəni:

G=D·ηA

UHF və mikrodalğalı RFID radiotezlik identifikasiyası sistemləri üçün RFID elektron etiket antennasının kiçik sahəsinə görə antenanın qazancı məhduddur. Qazancın miqdarı antenanın radiasiya modelinin növündən asılıdır.

(5) Empedans xüsusiyyətləri

Antenanın giriş empedansı antenanın qidalanma nöqtəsində gərginliyin cərəyana nisbəti kimi, adətən tezliyin funksiyası kimi ifadə edilə bilər. RFID antennasının empedansı adi qidalandırıcı ilə empedans uyğunluğuna nail olmaq üçün 50 Ω və ya 70 Ω olaraq dizayn edilməlidir. RFID antenası oxucunun terminal yükünə və elektron etiketin çıxışına bərabərdir və giriş empedansı Zin antenanın giriş gərginliyinin giriş cərəyanına nisbəti kimi müəyyən edilir.

RFID antennasının şüalanma gücü P∑ ekvivalent empedans itkisinə bərabərdir. Bu ekvivalent empedansa radiasiya empedansı Z∑ deyilir,

3 Nəticə

RFID simsiz radiotezlik texnologiyasının tətbiqi tələblərinin davamlı olaraq aydınlaşdırılması və tətbiq sahəsinin davamlı genişlənməsi ilə RFID sisteminin əsas komponenti kimi antenanın dizaynı və tədqiqi çox aktual və aktual olmuşdur. Antenna texnologiyası RFID sisteminin əsas texnologiyalarından biridir və RFID texnologiyasının yetkinliyi və geniş tətbiqi üçün nəzəri əhəmiyyətə və praktiki dəyərə malikdir.