ОЦЕНКА ДАЛЬНОСТИ СЧИТЫВАНИЯ РАДИОЧАСТОТНЫХ МЕТОК

​READING RANGE OF RADIO-FREQUENCY TAGS

Vasilii Kazmin

student, Department of Automation of production processes, Don State Technical University,

Russia, Rostov-on-Don

АННОТАЦИЯ

В данной статье была проведена оценка дальности считывания меток для радиочастотной идентификации. Рассмотрены основные частотные диапазоны в активном и пассивном исполнении.

ABSTRACT

In this article, an assessment of the reading range of tags for radio frequency identification was carried out. The main frequency ranges in active and passive versions are considered.

Ключевые слова: радиометка; транспондер, РЧИД, дальность.

Keywords: radio tag; transponder, RFID, range.

Одной из основных характеристик, которую необходимо учитывать при построении системы радиочастотной идентификации, является дальность считывания метки.

В диапазонах 125–134 кГц и 13,56 МГц взаимодействие со считывателем построено на основе индуктивной связи. Так как метки являются пассивными, сигнал от передатчика считывателя должен обеспечить энергией чип транспондера. В качестве антенны используется катушка большой площади или проводящая петля (круглой или квадратной формы). Поскольку длина волны в данных частотных диапазонах (<135 кГц: 2400 м; 13,56 МГц: 22,1 м) в несколько раз больше, чем расстояние между антенной считывателя и транспондером, электромагнитное поле можно рассматривать как простое магнитное переменное поле с учетом расстояния между транспондером и антенной.

                                                                               (1)

 – сила тока,  – количество обмоток в антенне метки,  – радиус антенны.

В данных частотных диапазонах дальность считывания в основном определяется параметрами используемой антенны. Превысить дальность в 1–2 метра уже представляется проблематичным.

В микроволновом диапазоне максимальная дальность считывания метки определяется по формуле [2]:

                                                  (2)

Рисунок 1. Дальность считывания в зависимости от времени накопления

Из рисунка 1 видно, что при одинаковых параметрах дальность уменьшается в 2–3 раза с увеличением частоты. Это объясняется тем, что на данных частотах меньше длинна волны. При мощности сигнала 30 дБм (1 Вт) при накоплении сигнала в течение 10 мс все три варианта способны обеспечить дальность в 5 м. На более высоких частотах 2,4–5,8 ГГц дальность считывания повышают за счет более мощного сигнала опроса или увеличением чувствительности приемника. В активных транспондерах чип питается за счет встроенного источника питания, что уменьшает зависимость от мощности излучения считывателя.

Увеличение мощности сигнала опроса тоже позволяет увеличить дальность считывания. Однако имеются международные регламенты, ограничивающие величину ЭИИМ (эквивалентная изотропно-излучаемая мощность). Согласно ГОСТ Р ИСО/МЭК 19762-4-2011 ЭИИМ не должно превышать 36 дБм, что приблизительно равно 4 Вт, подведенным к изотропной антенне, или 1 Вт, подведенному к антенне с коэффициентом усиления 6 дБ. Другой фактор – это чувствительность приемника считывателя, который в современных коммерческих считывателях может принимать значения от -70 до -90 дБм.

Пассивные метки в чиповом исполнении обычно имеют чувствительность от -17 до -22 дБм, что ограничивает дальность считывания 20 метрами в случае частоты 860 МГц, на более высоких частотах дальность не превышает 10 метров. В активных метках за счет того, что для питания чипа используется батарея, можно повысить чувствительность на -10 дБм. Таким образом, дальность повышается в 2–3 раза, но метка становится дороже и появляется ограничение на срок службы. Однако дальность, на которой может быть активирован чип метки, может превышать дальность, на которой отраженный от метки сигнал может быть получен в приёмнике считывателя. Это необходимо учитывать при проектировании РЧИД системы.

Оба варианта исполнения метки на частоте 860 МГц способны обеспечить дальность считывания больше 5 метров при приемлемом времени накопления сигнала. На частоте сигнала 2,45–5,8 ГГц можно достичь и больших дальностей, но при этом метка перестает быть пассивной. Метки с индуктивной связью, работающие в диапазонах 125–134 кГц и 13,56 МГц в принципе не могут обеспечить дальность считывания больше 1 метра.

Список литературы:

1. RFID-технологии. Справочное пособие / К. Финкенцеллер; пер. с нем. Сойунханова Н.М. — М. : Додэка-XXI, 2010. — 496 с.
2. P. V. Nikitin and K. V. S. Rao, “Measurement of backscattering from RFID tags”, Proceedings of AMTA Symposium, Oct. 2005.