Penelitian Teknologi Perancangan Antena RFID UHF

0 Kata Pengantar

Penerapan teknologi identifikasi frekuensi radio RFID (Radio Frequency Identification, RFID) memiliki sejarah yang panjang. Hal ini dapat ditelusuri kembali ke sistem identifikasi pesawat yang digunakan oleh pesawat Angkatan Udara Inggris selama Perang Dunia Kedua. Baru-baru ini, teknologi identifikasi frekuensi radio RFID telah banyak digunakan dalam manajemen barang, penentuan posisi kendaraan, dan penentuan posisi personel bawah tanah. Teknologi ini merupakan teknologi identifikasi otomatis non-kontak, yang menggunakan sinyal frekuensi radio untuk mencapai transmisi informasi non-kontak melalui penggandengan spasial (medan magnet bolak-balik atau medan elektromagnetik) dan mencapai tujuan identifikasi otomatis melalui informasi yang dikirimkan.

1 Ikhtisar teknologi frekuensi radio RFID

1.1 Komposisi dasar sistem identifikasi nirkabel RFID

Sistem identifikasi nirkabel RFID terutama terdiri dari Tag elektronik RFID, Pembaca RFID, antena, dan sistem manajemen komputer host. Informasi antara tag elektronik RFID dan pembaca RFID ditransmisikan secara nirkabel, sehingga terdapat modul transceiver nirkabel dan antena (koil induksi) di antara keduanya. Diagram efek ditunjukkan pada Gambar 1.

Penelitian Teknologi Perancangan Antena RFID UHF

(1) Tag elektronik RFID (Tag): Tag elektronik RFID adalah pembawa data sistem identifikasi frekuensi radio. Terdiri dari elemen kopling dan chip, setiap tag elektronik RFID memiliki kode elektronik EPC (Electronic ProductCode) unik, yang ditempelkan pada objek untuk mengidentifikasi objek target. Dibandingkan dengan barcode tradisional, kode EPC tidak hanya mencerminkan jenis produk tertentu, tetapi juga spesifik untuk produk tertentu.

(2) Pembaca RFID (Pembaca): Pembaca adalah perangkat yang mampu membaca atau menulis informasi tag elektronik. Fungsi dasarnya adalah mengirimkan data dengan tag. Ini dapat dirancang sebagai pembaca genggam atau pembaca tetap.

(3) Antena (Antena): mengirimkan sinyal frekuensi radio antara tag dan pembaca.

1.2 Prinsip kerja sistem RFID

Setelah tag elektronik RFID memasuki medan magnet yang dipancarkan oleh pembaca RFID, ia menerima sinyal frekuensi radio yang dikirim oleh pembaca, dan mengirimkan informasi produk (Tag Pasif, tag pasif, atau tag pasif) yang disimpan dalam chip berdasarkan energi yang diperoleh dari arus induksi, atau Tag secara aktif mengirimkan sinyal dengan frekuensi tertentu (Tag Aktif, tag aktif atau tag aktif), dan decoder membaca dan menerjemahkan informasi, dan kemudian mengirimkannya ke sistem informasi pusat untuk data yang relevan pengolahan. Diagram skema proses identifikasi frekuensi radio ditunjukkan pada Gambar 2.

2 Indeks kinerja antena tag RFID

Tidak sulit untuk melihat dari proses identifikasi sistem RFID bahwa antena berperan penting sebagai jembatan bagi pembaca RFID untuk mengirimkan sinyal frekuensi radio antara tag elektronik RFID dan pembaca RFID dalam proses penginderaan elektronik RFID. menandai. Antena pembaca RFID, Kinerja antena tag elektronik RFID sangat penting untuk meningkatkan kinerja seluruh sistem identifikasi. Karena tag elektronik RFID ditempelkan pada objek yang ditandai, antena tag elektronik RFID akan terpengaruh oleh bentuk dan karakteristik fisik objek yang ditandai. Faktor-faktor yang mempengaruhi termasuk bahan dari objek yang ditandai, lingkungan kerja dari item yang ditandai, dll. Selain itu, pada perangkat frekuensi radio RFID, ketika frekuensi operasi meningkat ke wilayah gelombang mikro, masalah pencocokan antara antena dan elektronik RFID chip tag menjadi lebih parah. Faktor-faktor ini menuntut persyaratan yang lebih tinggi untuk desain antena tag elektronik RFID, tetapi juga membawa tantangan besar.

Antena adalah suatu perangkat yang menerima atau memancarkan kekuatan sinyal frekuensi radio front-end dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Ini adalah perangkat di antarmuka antara sirkuit dan ruang, dan digunakan untuk mewujudkan konversi energi antara gelombang terpandu dan gelombang ruang bebas. Sistem frekuensi radio nirkabel RFID saat ini terutama terkonsentrasi pada pita frekuensi rendah, frekuensi tinggi, frekuensi ultra tinggi, dan gelombang mikro. Prinsip dan desain antena sistem RFID pada pita frekuensi operasi yang berbeda pada dasarnya berbeda:

(1) Karakteristik arah

Radiasi antena bersifat terarah. Kurva hubungan antara amplitudo dan arah radiasin bidang disebut diagram arah, yang sebenarnya merupakan kurva hubungan kuat medan pada suatu titik di sembarang arah bidang jauh dalam arah yang sama. Diagram arah umumnya mengacu pada diagram arah yang dinormalisasi, yaitu kurva hubungan yang searah dengan rasio kuat medan pada suatu titik di segala arah medan medan jauh dengan medan maksimum pada jarak yang sama.

(2) Koefisien directivity

Koefisien directivity adalah parameter yang digunakan untuk menunjukkan sejauh mana antena memancarkan gelombang elektromagnetik ke arah tertentu. Koefisien pengarahan antena pengarah mengacu pada rasio daya radiasi total antena non-arah dengan daya radiasi total antena pengarah dalam kondisi kuat medan listrik yang sama pada titik penerima. Menurut definisi ini, karena intensitas radiasi antena pengarah bervariasi ke segala arah, koefisien pengarahan antena juga bervariasi menurut posisi titik pengamatan. Pada arah dimana medan listrik radiasi paling besar maka koefisien directivity juga paling besar. Secara umum koefisien directivity suatu antena pengarah adalah koefisien directivity dari arah radiasi maksimum, yaitu pada jarak tertentu dari antena maka rapat fluks daya radiasi Smax antena pada arah radiasi maksimum adalah sama dengan itu. antena non-arah ideal dengan daya radiasi yang sama Rasio kerapatan fluks daya radiasi Jadi pada jarak yang sama dilambangkan dengan D.

(3) Efisiensi antena

Efisiensi antena merupakan indeks yang digunakan untuk mengukur efektivitas antena dalam mengkonversi energi. Efisiensi antena semuanya kurang dari 1, yang berarti sebagian daya masukan antena diubah menjadi daya radiasi, dan sebagian lagi hilang. Efisiensi antena didefinisikan sebagai rasio daya radiasi antena terhadap daya masukan, dinotasikan sebagai ηA.

(4) Penguatan antena

Koefisien antena hanya mencerminkan tingkat konsentrasi energi radiasi antena yang paling terkonsentrasi, dan penguatan antena tidak hanya mencerminkan kemampuan radiasi antena, tetapi juga mempertimbangkan faktor kerugian antena. Dalam kondisi daya masukan yang sama, rasio rapat daya yang dipancarkan S(θ, φ) dari antena pengarah pada arah tertentu (θ, φ) di ruang angkasa dengan rapat daya yang diradiasikan Jadi dari antena sumber titik lossless di arah ini disebut Penguatan antena, dinotasikan sebagai G(θ, φ).

Koefisien penguatan adalah parameter yang secara komprehensif mengukur konversi energi dan karakteristik arah saluran besar. Merupakan hasil kali koefisien directivity dan efisiensi antena yang dilambangkan dengan G, yaitu:

G=D·ηA

Untuk sistem identifikasi frekuensi radio RFID UHF dan microwave, penguatan antena terbatas karena kecilnya area antena tag elektronik RFID. Besarnya penguatan tergantung pada jenis pola radiasi antena.

(5) Karakteristik impedansi

Impedansi masukan antena dapat dinyatakan sebagai rasio tegangan terhadap arus pada titik umpan antena, biasanya sebagai fungsi frekuensi. Impedansi antena RFID harus dirancang sebesar 50 Ω atau 70 Ω untuk mencapai kesesuaian impedansi dengan pengumpan konvensional. Antena RFID setara dengan beban terminal pembaca dan keluaran tag elektronik, dan impedansi masukan Zin didefinisikan sebagai rasio tegangan masukan antena terhadap arus masukan Io.

Daya pancaran P∑ dari antena RFID setara dengan kerugian impedansi setara. Impedansi ekivalen ini disebut impedansi radiasi Z∑,

3 Kesimpulan

Dengan klarifikasi terus-menerus tentang persyaratan penerapan teknologi frekuensi radio nirkabel RFID dan perluasan bidang aplikasi yang berkelanjutan, desain dan penelitian antena sebagai komponen kunci dari sistem RFID menjadi sangat mendesak dan mendesak. Teknologi antena adalah salah satu teknologi utama sistem RFID, dan memiliki signifikansi teoritis dan nilai praktis untuk kematangan dan penerapan teknologi RFID secara luas.