Rádióhullámok terjedésének vizsgálata

Rádióhullámok terjedésének az RFID technológia

eszközeinek vizsgálata 2012

RádióhullámokterjedésénekésazRFIDtechnológia

eszközeinekvizsgálata

Bevezetés

Az RFID technológia alkalmazhatóságának megítéléséhez elengedhetetlen a rádióhullámok

terjedésének mélyreható ismerete a jellemzők, lehetőségek és korlátok tekintetében. E

vizsgálatnak azonban ezen túlmenően kitűzött célja a transzponderekkel történő

kommunikáció jellemzőinek megismerése is, mert a lehetséges új irányok feltérképezése

csakis ezek figyelembe vételével lehetséges.

Tekintettel arra, hogy az UHF RFID technológia tömeges elterjedésében a passzív

kommunikáció a jellemző, vizsgálatunk erre a technológiára terjed ki. Ennek megfelelően az

alábbi peremfeltételeket vesszük figyelembe:

• a transzponder nem rendelkezik önálló rádiókommunikációs képességgel

• a transzponder nem rendelkezik a kommunikációhoz szükséges energiaellátással

• a transzponder olcsó, egyszerű áramkörrel rendelkezik

• az olvasó képes a transzponderektől visszaérkező igen gyenge jelek vételére

Az RFID technológia számos frekvenciasávban megjelenik, melyek mindegyike sajátos

jellemzőkkel rendelkezik (1. ábra). Jelen vizsgálatunkban ezek közül az UHF

frekvenciatartományra koncentrálunk.

1. ábra



Az elektromágneses hullámok

Az elektromos töltéssel rendelkező objektumok az 2. ábra szerinti módon hatnak a

környezetre:

2. ábra

A 3. ábra az adóantennán gerjesztett jel terjedését és a vevőantennán történő megjelenés jellemzőit

mutatja be:

3. ábra



Néhány mennyiség megjegyzése árán egyszerűen konvertálhatjuk a dB értékeket skaláris

értékekké: 10-es szorzó a teljesítményben megegyezik 10 dB-vel, míg a kétszeres

teljesítmény majdnem pontosan 3 dB. Ezek alapján pl. 4-szeres szorzó 6 dB-t, a 8-szoros

szorzó 9 dB-t jelent.

Információ, moduláció

Az periodikus jel, amely nem változtatja sem amplitúdóját, sem frekvenciáját, sem pedig

fázisát (continuous wave, CW), azon kívül, hogy létezik, nem közvetít semmilyen további

információt. A fenti jellemzők valamelyikének változtatásával azonban további információ

továbbítható. Ezt a módszert modulációnak nevezik, és az alábbi formulával írható le:

ahol m(t) az alapsávi információt hordozza, míg a lényegesen nagyobb frekvenciájú

koszinuszos tényező a vivőfrekvenciát jelképezi. Amennyiben m(t) szintén cosinus-jellegű

függvény, a trigonometrikus azonosságok felhasználásával az alábbi formára hozhatjuk a

fenti összefüggést:

A szinuszos moduláció úgynevezett oldalsávokra osztja a vivőfrekvenciát, melynek

eredményeként a felhasznált sávszélesség növekszik.

Az RFID technológiában a moduláció általánosan digitális, ennek következtében az

információ jól elkülöníthető jelek sorozataként jelentkezik. A legegyszerűbb példaként az

OOK moduláció (on-off keying) említhető, ahol a logikai „1”-nek megfelelően m = 1, illetve a

logikai „0”-nak megfelelően m = 0, amint azt a 4. ábra mutatja:



4. ábra

Az OOK modulációban mindkét szimbólum fix idejű és a jel vagy létezik, vagy nem létezik.

Bármely áramkör, amely képes befolyásolni a kibocsájtott jelszintet – például egy kapcsoló –,

képes generálni az OOK-nak megfelelő modulációt, és bármely áramkör, amely képes

érzékelni a beérkező jelszintet, képes demodulálni, azaz a kódolt adatot visszanyerni (pl.

dióda). Az RFID technológia esetében ugyanakkor meg kell jegyezni, hogy a passzív

kommunikáció használatánál ez a moduláció a gyakorlatban nem tekinthető megfelelő

megoldásnak, mivel itt sajátos korlátozások fogalmazódnak meg.

A passzív kommunikáció ugyanis azt jelenti, hogy a transzpondernek bitenként rendelkeznie

kell a válaszadáshoz szükséges energiával. Mivel azonban az OOK magas jelszintje függ az

éppen továbbított bitektől, – pl. sok „0” bit egymás utáni továbbításakor – elképzelhető,

hogy a transzponder nem jut a működőképesség biztosításához elegendő feszültségszinthez.

Ennek a problémának egyik megoldása a moduláció előtt történő kódolás. Az RFID

technológia esetén lehetséges megoldás a jelszélességen alapuló kódolás (pulse interval

encoding, PIE). E kódolásban a „0” bit a rendelkezésre álló idő felében, míg az „1” bit

ugyanennek az intervallumnak legalább 1,5-2-szeresében biztosít magas jelszintet. Ezzel a

kódolással az 5. ábra szerint biztosítható, hogy a transzponder minden bit idejében legalább

50 %-ban, valamint átlagosan 63 %-ban ellátott legyen elegendő energiával:



5. ábra

A digitális kódolás esetén azonban figyelembe kell venni a négyszögjelek Fourier-sorba

fejtésének jellemzőit (az ábrán 3-ik és az 5-felharmonikust tüntettük fel):

A négyszögimpulzussal történő kódolás tehát növeli a spektrumot, azaz a rendszer által a

megbízható kommunikációhoz szükséges frekvenciatartományt. Ezen felül az 6. ábra szerint

az is tény, hogy minél nagyobb adatátviteli sebességet szeretnénk elérni, annál rövidebb

periódusidővel kell kódolnunk az információt, ami nagyobb spektrumot igényel:

6. ábra



A kibocsájtott elektromágneses energia tehát nem csupán a vivőfrekvencián jelenik meg,

hanem annak bizonyos környezetében oszlik meg.

Ez azonban felveti azt a problémát, hogy hogyan működjenek együtt a hétköznapi életben

előforduló szokványos rádiókommunikációs alapú rendszerek, mint pl. a rádió és tv-adások,

a mobilszolgáltatók, a taxis kommunikáció vagy a műholdas szolgáltatók.

A fenti problémára a legelfogadottabb válasz a frekvenciasávok felosztásán alapuló

multiplexelt közeghozzáférés (frequency-division multiple access, FDMA), mely rendszerben

az adók különböző vivőfrekvenciákon bocsájtják ki, a vevők pedig a számukra fontos

frekvenciákra hangolva nyerik vissza az információt.

Az UHF RFID rendszerek olvasói és transzponderei a fentiek alapján a 860-960 MHz

frekvenciatartományban kommunikálnak, és minden más frekvenciatartományban történő

forgalmazást kiszűrnek. Sajnálatos módon, jelenleg a világon nincs egységesen kijelölt

frekvenciatartomány (7. ábra):

7. ábra

Összefoglalva:

• ha egy elektromágneses jellel információt akarunk továbbítani, modulálni kell azt

• a moduláció következtében növekszik a szükséges spektrum, tehát az interferencia

elkerülése érdekében a vivőfrekvencia körüli frekvenciasávot kell kijelölni



• a passzív RFID technológia energiamérlegének sajátosságaiból adódóan olyan

kódolást és modulációt kell alkalmazni, amelyből adódóan nem lehetséges a

spektrális szempontok leghatékonyabb figyelembe vétele

Bár az egyéb rádiós rendszerek (pl. mobiltelefon, WiFi) a spektrum vonatkozásában

hatékonyabb modulációs technikákat alkalmaznak, azok általában azt igénylik, hogy a vevő

képes legyen a vivőfrekvencia fázisában történő változások érzékelésére. A passzív RFID

transzponderekkel szembeni elsődleges elvárás azonban az, hogy minél olcsóbb legyen. Ez

viszont a lehető legegyszerűbb áramköri megvalósítást igényli, amely viszont általában csak a

jelszint megváltozásának érzékelésében merül ki.

Amint azt azonban a későbbiekben látni fogjuk, a passzív RFID technológiában is léteznek

olyan modulációs technikák (SSB, PR-ASK), amelyek annak ellenére, hogy a transzponder

oldalán a jelszint változása észlelhető, az olvasó oldalán a vivőfrekvencia fázisváltozásán

alapuló moduláció történik, lehetővé téve ezzel a hatékonyabb spektrum használatot.

A passzív UHF RFID kommunikáció (backscatter technika)

A passzív és szemipasszív RFID címkék nem rendelkeznek önálló rádióadóval, hanem az

antennájuk által visszavert jelet modulálják. A 8. ábra a backscatter technika sematikus

folyamatát mutatja. Az olvasó adóantennáján átfolyó áram elektromágneses sugárzást

generál. A transzponder antennájára érkező elektromágneses jelek áramot indukálnak,

melynek eredményeként a transzponder antenna is kibocsájt elektromágneses sugárzást,

mely ezután visszaérkezik az olvasó vevőantennájára. Amennyiben azonban a transzponder

antennájának kapcsolata megszakad a földeléssel, nem keletkezik áram, így a visszasugárzás

sem történik meg.

8. ábra



A fent említett szakadást előidézhetjük például egy tranzisztorral (9. ábra) attól függően,

hogy a tranzisztor kapuja nyitott vagy zárt állapotban van.

9. ábra

A transzponder működésének vezérlése tehát nem a vivőfrekvencián (860-960 MHz)

történik, hanem a néhányszáz kHz-es tartományban, amely lehetővé teszi, hogy ez a

technika igen olcsó elektronikus alkatrészekkel alkalmazható legyen (annak ellenére igaz ez,

hogy a transzponderek a valóságban ennél kissé bonyolultabbak).

A passzív UHF RFID kommunikáció energiamérlege

Az előzőekben láttuk, hogy az RFID olvasó amplitúdómoduláció segítségével digitális

szimbólumokat küld a transzponder felé. A szimbólumok kódolása olyan, hogy a konkrét

bitsorozattól függetlenül a szükséges energiamennyiség a transzponder antennáján mindig

rendelkezésre álljon. A vett jelet a transzponder a legegyszerűbb módon a jelerősség

érzékelésével képes demodulálni, és az alapsávi jelet dekódolni a logikai áramkörei

segítségével (10. ábra).

10. ábra



A 11. ábra pedig a transzpondertől az olvasó felé történő kommunikációt mutatja

sematikusan:

11. ábra

A transzponder kódolja a küldendő adatot, és ennek megfelelően módosítja az antenna

impedanciáját. Az olvasó a vevőantennájára beérkező jelet leválasztja más érkező jelekről

(pl. reflexió), demodulálja majd dekódolással visszanyeri a transzponder által küldött

információt.

Bár az eddigiekben több alkalommal hangsúlyoztuk, hogy mivel a transzponder nem

rendelkezik a kommunikációhoz szükséges saját energiaforrással, a működéshez az olvasótól

származó elektromágneses jel energiája szükséges, nem adtunk még választ arra a kérdésre,

hogy pontosan milyen nagyságú energiáról van szó és milyen távolságból képes az olvasó

biztosítani azt. Miután a passzív RFID rendszerben a kommunikáció kétirányú, meg kell

határoznunk egyrészt azt az energiamennyiséget, amelyet az olvasónak ki kell bocsájtania

ahhoz, hogy az adott távolságban elhelyezkedő transzponder működőképes legyen (forward

link budget), másrészt pedig azt, hogy a transzponder válaszenergiája elegendő-e ahhoz,

hogy az olvasó fogadja és értelmezze a kapott választ (reverse link budget).

Megjegyezzük, hogy az EpcGlobal nem támogatja az energiaszükségelt két irányra bontását,

de a gyakorlatban e két fogalom használata igen elterjedt más rádiós rendszereknél,

különösen ott, ahol az adó és a vevő komplexitásának jelentős különbözősége okán az

energiaszükséglet vizsgálata szintén jelentősen eltér egymástól.

Az odairányú energia meghatározáshoz az alábbi kérdésekre kell válaszolnunk:

• mekkora energiát képes az olvasó kibocsájtani

• mekkora energia érkezik a transzponderhez az olvasótól való távolság függvényében



• mekkora energia szükséges a transzponder működéséhez

• mekkora energia szükséges ahhoz, hogy a transzponder dekódolni tudja a jelet

Az olvasó adóteljesítménye

Az RFID olvasó adóteljesítményét gyakorlati és szabályozási szempontok egyaránt

meghatározzák. A legtöbb RFID eszköz engedélynélküli frekvenciasávban működik, mely

frekvenciasávot az egyes nemzeti vagy közösségi szabályozás jelöl ki (Magyarországon pl. az

FNFT alapján az EU szerinti 865-868 MHz). A működési paraméterekre azonban a szabályozás

előír bizonyos feltételeket, mint pl. a maximális adóteljesítménye (pl. 1 W).

A terjedési veszteség

Az adóantenna által kibocsájtott jelerősség és a vevőantennára érkező jelerősség különbsége

a terjedési veszteség. Ennek megállapításhoz – legalább nagyvonalakban – ismernünk kell az

antenna működésének jellemzőit.

A legegyszerűbb megközelítés, ha feltételezzük, hogy az antenna minden irányban azonos

energiasűrűséggel sugároz (izotropikus antenna). A kisugárzott energia ebben az esetben az

adott r távolságban felrajzolható gömbfelületen oszlik el egyenletesen (12. ábra).

12. ábra



Az összes kisugárzott energiának (PTX) a transzponder antennájának effektív felületére (Ae)

jutó energia (PRX) ezek alapján:

Az UHF RFID transzponderek esetén, a 915 MHz-en számolt fél hullámhossz megfelelő

számítás alapját képezi:

A kapott értékkel megbecsülhetjük a terjedési veszteséget. Mivel a gömb felülete 1 m-es

sugár esetén 12,6 m2, az 1 W (30 dBm) kisugárzott energiából 0,7 mW (-1,6 dBm) energia jut

a transzponderre. Ebből következően a veszteség ≈ 32 dB.

Tekintettel arra, hogy a terület a középponttól mért távolság négyzetével arányos, igen

egyszerű más távolságokra kifejezni a veszteséget: 10-szeres távolság 20 dB növekedést

jelent, míg pl. 3-szoros távolság ≈ 9,5 dB növekedést. Tehát 3 m-es távolságban a terjedési

veszteség 32 dB + 9,5 dB ≈ 41 dB, míg 10 m-es távolságban 32 dB + 20 dB = 52 dB.

A transzponder energiaszükséglete

A transzpondernek elegendő energiára van szükséges az IC bekapcsolására. A korszerű

transzponder IC-k teljesítményigénye olvasáskor 10-30 µW (a memória írásához ennél

nagyobb energiára van szükség). Ezt a teljesítményt a kb. 30 %-os hatásfokkal működő

egyenirányító áramkör biztosítja (a veszteséget maga a kapcsolás emészti fel). Tehát a

beérkező szükséges energia 30-100 µW. Tételezzük fel a rosszabb esetet, azaz rögzítsük,

hogy számításainkban a transzponder működését biztosító beérkező energia 100 µW (-10

dBm). Ha tehát az olvasó által kibocsájtott teljesítmény 1 W (30 dBm) és a transzponderhez

érkezéskor a teljesítmény 100 µW (-10 dBm), akkor 30 - (-10) = 40 dB veszteség lehetséges,

mely a korábbi számítások alapján 3 m-es távolságnak felel meg (13. ábra).

A visszirány energiamérlegének számításánál tudnunk kell még az alábbiakat:

• mekkora teljesítménnyel adja vissza a transzponder a jelet

• mekkora teljesítmény szükséges ahhoz, hogy az olvasó vegye, demodulálja és

dekódolja a jelet



13. ábra

Amint azt a korábbiakban leszögeztük, a passzív transzponder nem képes saját

rádióhullámot generálni, mindössze a beérkező elektromágneses jeleket képes reflektálni. A

transzponder antennájának függvényében elméletileg akár a beérkező energia négyszerese

is visszaverődhetne, de ebben az esetben a transzponder IC-je nem kapna energiát a

működéshez. A gyakorlatban a moduláció hatékonysága igen változó az egyes

transzpondereknél, de nagyságrendileg általában igaz, hogy a beérkező energia 1/3 része

kerül visszasugárzásra, ami -5 dB értéknek felel meg.

Az olvasó által igényelt energiamennyiség számos körülménytől függ. A gyakorlati

tapasztalatok alapján tételezzük fel, hogy egy átlagos olvasó számára minimálisan szükséges

energia 0,03 nW (-75 dBm), bár tudjuk, hogy léteznek ennél nagyobb szenzitivitású olvasók

is.

A fentiek alapján, együttesen is feltűntethetjük a kétirányú kommunikáció energiamérlegét

(14. ábra). Itt már megjelenik a transzpondertől visszainduló elektromágneses jel, az általa

felhasznált energiamennyiséggel csökkentett szinttel.



14. ábra

Az olvasóhoz visszaérkező -55 dBm erősségű jel mutatja, hogy ennél 20 dBm-mel kisebb jel is

feldolgozható lenne. Ez azt jelenti, hogy ebből a szempontból a transzponder akár további 29

m-rel távolabb is lehetne. Már most látszik azonban, hogy az olvasó, a közeg és a

transzponder által alkotott rendszer követelményeinek egyszerre kell teljesülni ahhoz, hogy

a rendszer az elvárásoknak megfelelő kommunikációra képes legyen.

Az ábra alapján megérthetjük, milyen összefüggés van az olvasóhoz visszatérő jel erőssége

valamint az olvasó és transzponder távolsága között. A transzponderhez érkező jel

nagyságáról megállapíthatjuk, hogy az a távolság négyzetével fordítottan arányos. Ha pl.

megkétszerezzük az olvasó és a transzponder távolságát, akkor az odaérkező jel erőssége a

negyedére csökken. Ugyanígy a kétszeres visszaúton is negyedannyi lesz a jelerősség, így

összességében megállapítható, hogy az olvasóhoz visszaérkező jel erőssége fordítottan

arányos az olvasó és a transzponder távolságának negyedik hatványával.



Az antenna nyeresége és a polarizáció

A korábbiakban kimutattuk, hogy izotropikus antennát és 1 W kimenő teljesítményt

feltételezve az olvasó a néhány méteren belül elhelyezkedő transzponderekkel képes

megfelelően kommunikálni. Azt is feltételeztük azonban, hogy a transzponderek az

adóantennához képest tetszőleges irányban egyenlő valószínűséggel helyezkednek el. A

gyakorlatban azonban az ilyen esetek ritkán fordulnak. Az esetek nagy többségében az

olvasó antennája nem a teljes térben elhelyezkedő transzponderekkel igyekszik

kommunikálni, hanem a tér bizonyos irányából számít a transzponderek válaszára. Ebben az

esetben a tér többi irányába kisugárzott energia veszteségnek minősül, sőt, adott rendszer

számára zavarólag is hat, ha nem kívánatos válaszok érkeznek más irányokból. Helyesen

járunk tehát el, ha igyekszünk az olvasó antennájának kibocsájtott energiáját valahogyan

irányítani annak megfelelően, hogy az alkalmazás szempontjából milyen irányban

legvalószínűbb a transzponderek jelenléte. Ahogyan azt látni fogjuk, ezzel azt is elérjük, hogy

ez által növelhető a kiválasztott irányba jutó kisugárzott energia.

Szerencsére ez az elvárás teljes mértékben lehetséges és megvalósítható. Az ilyen antennát

irányított antennának nevezzük. Az antenna sugárzási karakterisztikájának térbeli jellemzőit

mutatja a 15. ábra. Az ábrán a térbeli alakzat az azonos energiájú pontok halmaza. Jól

látható, hogy a kiválasztott irányban jóval nagyobb távolságban jelenik meg ugyanaz az

energiaszint, mint más irányokban.

15. ábra

Az adott irányban mért sugárzási intenzitás és az átlagos intenzitás (izotropikus antenna)

aránya az antenna irányhatása. Az antenna irányítottsága az így megállapított irányhatás

értékek maximuma.



Az antenna nyeresége (gain, G) azt mutatja, hogy a legnagyobb intenzitású sugárzás

irányában mért térerő hányszorosa az izotropikus antenna által létrehozott térerőnek.

Le kell szögeznünk, hogy az antenna passzív eszköz, azaz nem képes nagyobb energiát

kibocsájtani, mint amennyit betápláltunk. Mindössze arról van szó, hogy az irányított

antenna a betáplált energiát nem egyenletesen sugározza ki a térbe, hanem bizonyos

irányba többet, más irányokba kevesebbet.

Nagyobb nyereségű antenna nagyobb direktivitást, azaz egyre keskenyebb karakterisztikát

eredményez (16. ábra).

16. ábra

A kvázi-térbeli ábrák ugyan szemléletesek, de mennyiségi összefüggések bemutatására nem

igazán alkalmasak. A gyakorlatban ezért inkább az antenna egyes szimmetriatengelyeinek

síkjában képzett metszeteket érdemes használni. A 17. ábra egy kereskedelmi forgalomban

lévő valódi RFID antenna, ún. „patch” antenna karakterisztikáját mutatja. A patch antenna

elemei: egy meghatározott méretű fémlap, alatta egy nálánál nagyobb kiterjedésű másik

fémlap, míg közöttük adott permeabilitású szigetelőanyag található. Mivel azonban ezek az

elemek műanyag házba integrálva kerülnek forgalmazásra, a belső elrendezést általában

nem ismerik a felhasználók

Az ábra logaritmikus skálázású, bár használatos lineáris skálázású karakterisztika is. A

nyalábszélesség az a szög, amelyen belül a jelszint csökkenés nem haladja meg az adott

értéket. Látható, hogy kb. 72o-os nyílásszögű a 3 dB értékhez tartozó nyalábszélesség. A

szögből (radiánba történő átszámítás után) számolható az antenna nyeresége:

G ≈ 4*Π / (1,252) ≈ 8-9 dB



A közzétett adatok szerint az adott antenna nyeresége G = 8,5 dB, tehát számításaink

helyesek. A gyakorlatban a patch antennákkal valóban ilyen nyereség értékek érhetők el.

17. ábra

A valóságban nem minden antenna ennyire irányított. Bár teljes mértékben izotropikus

antenna gyakorlati megvalósítása nehézségekbe ütközik, léteznek olyan antennák, amelyek

igen jól közelítenek annak tulajdonságaihoz.

A legegyszerűbb példa a kevéssé irányított antennára a dipól antenna (18. ábra). A dipól

antenna két egyenlő hosszúságú kollineárisan elhelyezett fémvezetőből áll középen

ellentétes feszültséggel táplálva. A gyakorlatban számos RFID transzponder antennája a dipól

antenna valamilyen változata. A fél hullámhossz méretű (az UHF RFID

frekvenciatartományában kb.16 cm hosszúságú) dipól antenna nyeresége jellemzően 2,2 dB.

18. ábra



A nyereséget az ideális (nem létező) izotropikus antennához képest származtatva a dBi

jelölést alkalmazzuk. A gyakorlatban azonban célszerű valamilyen létező referencia

antennához viszonyítva megállapítani bármely más antenna nyereségét. Erre a dBd jelölést

használjuk, és ismerve a dipól antenna nyereségét (2,2 dB) természetesen felírható az alábbi

összefüggés:

dBd = dBi – 2,2

Ismerve egy irányított antenna nyereségét és a kibocsájtandó teljesítményt kiszámolhatjuk,

mekkora teljesítményt kellene alkalmaznunk egy izotropikus antennán ahhoz, hogy a

főirányban ugyanazt a teljesítményt érjük el, mint az irányított antenna. Ezt a mennyiséget

effektív izotropikus sugárzó teljesítménynek nevezzük (effective isotropic radiated power,

EIRP). Az EIRP a valódi teljesítménynél éppen az irányított antenna nyereségének megfelelő

értékkel nagyobb:

EIRP = PTX (dBm) + GTX(dBi)

Az EIRP fogalma – közvetlenül vagy közvetetten – inkább megjelenik a rádiós rendszerek

működtetésére vonatkozó szabályozásokban, mint az olvasók kimenő teljesítménye, hiszen a

tér valódi elektromágneses terhelését – és más rendszerekre gyakorolt hatását – az antenna

nyereségével együtt lehet korrekt módon meghatározni. Az USA-ban pl. az FCC az EIRP

értékét 36 dBm értékben maximálja azzal, hogy az olvasó maximális kimenő teljesítménye 30

dBm, de amennyiben az alkalmazott antenna nyeresége nagyobb, mint 6 dBi, abban az

esetben az olvasó kimenő teljesítményét ugyanabban a mértékben csökkenteni kell.

Az EIRP-vel közeli relációval kapcsolatos további fogalom az ERP (effective radiated poewer),

melynek meghatározása:

ERP = PTX(dBm) + GTX(dBd)

mely szerint az olvasó kimenő teljesítményének a dipól antennához viszonyított nyereséggel

növelt értékéről van szó. Szívesebben használjuk azonban az EIRP fogalmát, mivel az ERP

kevésbé határozottan definiált.

Térjünk most vissza az eredeti célkitűzéshez, melyben az RFID olvasó képességeinek

növelése vonatkozásában került felszínre az antenna irányítottságának lehetősége.

Amennyiben egy irányított antennát használunk az 1 W engedélyezett kimenő

teljesítménnyel, és az RFID transzponder az irányított antenna főirányába esik, akkor a

tényleges teljesítmények figyelembe vételével a transzponder akár távolabb is lehet, mint

azt a korábbi számításaink mutatták. A nyereségnek megfelelően az elérési távolság a 19.

ábra szerint megnövekszik 6 m-re.



19. ábra

Tehát az odairány tekintetében az elérés megkétszereződött 3 m-ről 6 m-re. Korábbi

számításaink szerint éppen ennek kellett történnie: megnöveltük a kimenő teljesítményt

négyszeresére, és az elérhető transzponderek távolsága kétszeresére növekedett.

Ugyanakkor tudnunk kell, hogy ez az előny csak a várt térrészben elhelyezkedő

transzponderek tekintetében élvezhető.

De mi a helyzet a vissziránnyal? A reciprocitási tétel értelmében egy antenna adási és vételi

karakterisztikája megegyezik. Más szavakkal ugyanaz a hatása annak, ha az A antenna által

kibocsájtott jeleket B antenna veszi, mint annak, hogy a B antenna által kibocsájtott jeleket A

antenna veszi. Az izotropikus antennára korábban felírt képlet általánosításaként felírhatjuk:

Ae = G * (λ�

�Π)

ahol G az izotropikus antennához képest dBi mértékegységben mért nyereség.



Ezt az összefüggést használva felírhatunk egy egészen általános képletet két antenna közötti

adás és vétel szabályáról (Friis-egyenlet):

Ennek az összefüggésnek ismeretében az irányított antennák esetére is azonnal

meghatározhatjuk a visszirány jellemzőit (20. ábra). A vett jel erőssége annak ellenére, hogy

kétszeres távolságból érkezik, láthatóan ugyanakkora, mint az izotropikus antenna esetében

volt. Ennek magyarázata, hogy a transzponderhez ugyanakkora energia érkezik, és bár az

olvasó antennájához a nagyobb távolság miatt 6 dB-vel gyengébb jel érkezik, az antenna

nyeresége 6 dB-vel növeli a jelerősséget.

20. ábra



A Friis-egyenletet alkalmazhatjuk a transzponder antennájára is:

ahol Tb a transzponter vesztesége (esetünkben -5dB). Majd ezt behelyettesítve:

Ahogyan azt korábban is megállapítottuk, a képletből is látható, hogy a legáltalánosabb

esetben az olvasóhoz visszaérkező jel erőssége a távolság negyedik hatványával fordítottan,

valamint az antennák nyereségének négyzetével egyenesen arányos.

A szemipasszív transzponderek esetén különösen jelentős az olvasó vevőantennájának

nyeresége (odairányban ugyanis könnyen elérhető a nagyobb távolság, hiszen a

transzponder IC-jének működtetéséhez nem szükséges a beérkező jel energiája). A

transzponder antennájának nyeresége ugyanis elhanyagolható (jellemzően legfeljebb 2 dBi,

mivel általában dipól-szerű antennákról van szó). Ráadásul a gyakorlatban általában nem

tudjuk befolyásolni a transzponder antennájának optimális irányát, így kevéssé valószínű,

hogy annak főnyalábja épp az olvasó főnyalábjának irányába sugároz. Helyesen járunk tehát

el, ha a folyamatban nem várunk érdemi nyereséget a transzponder antennájától.

Most ismét a Friis-egyenletet alkalmazva felírhatjuk az alábbi összefüggéseket, amelyek a

minimális energiák alapján egyszerű becslésekhez vezethetnek a vételkörzet nagyságát

illetően:

ahol Pmin,tag a transzponder helyes működéséhez minimálisan szükséges energia, míg Pmin,rdr

az olvasó által a visszaérkező jelek megfelelő feldolgozásához szükséges minimális energia.



Meg kell még ismernünk az RFID technológiában igen fontos további antenna jellemzőt, a

polarizációt. Az elektromágneses hullámok transzverzális módon terjednek (mint pl. a

hullámok a víz felületén), azaz a hullámok merőlegesek a terjedés irányára. Az elektronok

tehát nem a terjedés irányába, hanem arra merőlegesen mozognak. A térerő vektor iránya a

kisugárzott elektromágneses hullámok polarizációja. Amennyiben ez a vektor az időben

állandó irányú, lineáris polarizációról beszélünk.

Ellentétben a víz felületi hullámaival, amelyek a gravitáció miatt eredendően függőleges

polarizációjúak, az elektromágneses hullámok tekintetében bármilyen polarizációs irány

lehetséges. Ennek ellenére a gyakorlatban lineáris polarizáció esetén általában függőleges

(vertikális) vagy vízszintes (horizontális) polarizációról beszélünk (21. ábra).

21. ábra

A fentiek mellett lehetséges olyan polarizáció is, amelynek iránya az időben változik (22.

ábra). Ha pl. az elektromos tér az idő függvényében periodikusan változtatja irányszögét,

anélkül, hogy nagysága változna, cirkuláris polarizációról beszélünk.

A cirkuláris polarizációnak igen nagy szerepe van a passzív RFID technológiában. A

transzponder antennájának megfelelő irányára ugyanis a korábbiakban is elmondottak

szerint a legtöbb alkalmazásnál nincs garancia. Lineáris polarizációt használva könnyen

előfordulhat, hogy a transzponder antennájának az elektromos térvektor irányába eső

metszete nem biztosít elegendő energiát a működéshez. Márpedig félrevezetővé válik

bármely rendszer, ha egy transzponder nem válaszol az olvasó kérdésére annak ellenére,

hogy jelen van az adott térrészben.



22. ábra



Az UHF RFID olvasóval szembeni elvárások

A korábbi fejezetekben megismertek alapján összefoglaltjuk az RFID olvasókkal szemben

támasztott legfontosabb követelményeket.

Adóoldali követelmények

• Pontosság: az adónak nagy pontossággal kell biztosítania a vivőfrekvenciát valamint

az alapsávi modulációt

• Hatékonyság: az adónak a lehető legkevesebb energiával kell biztosítania a

kibocsájtott jeleket (az adó végerősítője a legnagyobb fogyasztású komponens)

• Optimális sugárzás: az adónak minimalizálni kell az olyan kisugárzást, amely nem a

kijelölt frekvenciasávba esik, mert az interferenciát okozhat más rádiós rendszerekkel

• Flexibilitás: az adónak energiatakarékossági okokból képesnek kell lennie

kikapcsolódnia (megakadályozva ezzel a felesleges rádiójel kibocsájtást), ugyanakkor

szükség esetén gyorsan bekapcsolhatónak kell lennie

Vevőoldali követelmények

• Érzékenység: a jó minőségű olvasónak képesnek kell lennie az igen gyenge jelek

vételére (az elméleti határ a termikus zaj, amely szobahőmérsékleten, 1 MHz-es

sávszélességben 4 femtoWatt, azaz -114 dBm)

• Szelektivitás: az olvasónak képesnek kell lennie kiszűrni a releváns jeleket a közeli

frekvenciatartományban működő más rendszerek elektromágneses jelei közül (pl.

mobiltelefon), valamint más RFID olvasók jelei közül

• Dinamikus tartomány: az olvasónak képesnek kell lennie igen széles (akár 10 000-

szeres) energia tartományban venni és feldolgozni a jeleket

• Flexibilitás: az olvasónak képesnek kell lennie igen gyorsan feldolgozni és értelmezni

a beérkező jeleket, észlelni az esetleges hibákat

Az olvasóval szemben további speciális elvárások is megfogalmazhatók. A legtöbb RFID

olvasó engedély nélkül használható, de ez egyúttal azt is jelenti, hogy már gyártáskor

biztosítsák a hatósági szabályozás által előírt követelményeket.



RFID olvasók vizsgálata (bemutatás, korlátok, felhasználási területek)

Az RFID-olvasók(/írók) (Interrogátorok) típusai

Adatírás szerint:

RO-Read only olvasók, csak olvasni képesek a közelükben lévő tag-ek adatait. Általában kis teljesítményű egy antennás olvasók. (Nem tévesztendő össze a csak olvasható tag-gel.) Felhasználási területük: olyan folyamatok, ahol csak a tag tartalma lényeges, azt nem szükséges megváltoztatni. Ilyen például az azonosító kártyák olvasása, beléptetés.

Read Only RFID olvasók

OEM LF RFiD Read-Only olvasó

PC RFID Olvasó kártyával (Read-Only)



Olvasásra és írásra is képes olvasók, általánosan elterjedt olvasók logisztikai és kereskedelmi alkalmazásokban. Az RFID tag-ek olvasását, valamit az azokra töténő írást is képesek végrehajtani.

Olvasásra és íraásra is képes RFID olvasók

13.56 MHz. RFID kézi olvasó /

író, 140 ipari PDA243002

860 - 960 MHz. Gen 2 RFID telepített olvasó / író

beépített antennával216002

Smart olvasók, olyan írásra és olvasásra is képes olvasók, melyek magukban foglalják az adatfeldolgozó egységet is.

Smart RFID olvasók

Android alapú PDA vonalkód és RFID olvasó

Windows Mobile alapú RFID olvasó

Samsung Galaxy Nexus Nokia Lumina 920



Android alapú NFC képes okostelefon

Windows Phone alapú NFC képes okostelefon

Kialakításuk szerint:

Szállítóeszközre szerelhető olvasók, robusztus kialakításúak, saját áramellátással. Beérkeztető/kiadó kapura szerelt olvasók. Állatazonosításkor használt speciális kialakítású olvasók. Kézi olvasók.

Asztali olvasók.

Példa RFID olvasókra kialakításuk szerint

Motorola RD5000 szállítóeszközre szerelhető RFID olvasó

Kapura szerelt RFID olvasó

Állatazonosításhoz használható RFID olvasó

PL3000 kézi UHF RFID olvasó



RFT 201 asztali RFID olvasó Sony Xperia mobilkészülékbe épített RFID (NFC) olvasó

Működési frekvenciájuk szerint:

Frekvencia Előnyök

Hátrányok

Alkalmazási területek

Alacsony (LF: 9-135 kHz)

- Femes kozegben is

mukodik

- Legelterjedtebb

- -1,5 m-nél

kisebb

hatótávolság

- nem EPC

szabványos

- állat

azonosítás

- könyvtári

nyilvántart

ás

Magas (HF:

13,56 MHz) - Nedves

környezetben is

mukodik

- Elterjedt

- UHF-hez

képest kisebb

olvasási

távolság és

adatátviteli

sebesség

- Raklap

azonosítás

- Beteg

azonosítás

- Reptéri

alkalmazás

ok

Ultra magas - Nedves - elnyelodes - Logisztika



(UHF: 300-1200 MHz)

környezetben is mukodik

- Egyre elterjedtebb

- 1,5 m-nél nagyobb hatótávolság

veszélyes - Japánban nem

alkalmazható

- Jármű nyomkövetés

Mikrohullám (MW: 2,45 vagy 5,8 GHz)

- 1,5 m-nél nagyobb hatótávolság

- fém és folyadék közelében a legérzékenyebb a sebesség csökkenésre

- jármű beléptetés



A olvasó helye az RFID rendszerekben

A tipikus RFID rendszer harom fo elembol all.Magabol az azonosıto jeladobol (1), az

olvasobol (2), es a vezerlo elektronikabol (3), ami a tovabbi rendszerhez valo

kapcsolodasokat is biztosıtja. Az olvasok egy, vagy tobb antennabol es a kapcsolodo

vezerloelektronikabol allnak.Kialakıtasukakapumerettolamobil-,kézikészülékekig

terjed.Azolvasóillesztésétalogisztikairendszerhezlegtobbszorkulonvezerlorendszer

végzi.

Arádiófrekvenciásazonosítórendszermeghatározóelemei

Az olvasok es a vezerlo elektronikak jelenlegmeg nem tekinthetok nyılt rendszernek,

ugyaniskialakıtasukesmukodesuknagyrésztagyártótólfügg.

AzolvasómindigegyRFIDrendszerrészekéntértelmezhető.



A felhasználás szemszögéből négyféle RFID rendszer kategóriát különböztethetünk meg,

bár a megvalósított RFID rendszerek két vagy több kategória alapján is felépülhetnek:

- Hordozható adatbefogó rendszerek

- Számítógép hálózattal összekapcsolt rendszerek (networked)

- Ellenőrzési, irányítási rendszerek

- Helymeghatározó (pozícionáló) rendszerek

A hordozható adatbefogó rendszereket a hordozható adat-terminálok használata jellemzi az ezekkel összeépített RFID olvasókkal együtt. (kézi olvasók használata.) Azokban az alkalmazásokban használjuk őket, ahol a közeli távolságra lévő, címkével jelölt elemek elérésében rugalmasság szükséges. A kézi olvasók és hordozható adatterminálok befogják az információt, amely azután továbbításra kerül közvetlenül a számítógép host információs menedzsment rendszeréhez egy rádiófrekvenciás

adatkommunikációs (RFDC) linken keresztül.

A kézi olvasó berendezése csaknem mindegyike ipari PDA, általános célú operációs rendszer támogatással, mint Android, Windows, Linux, stb. Léteznek ugyan olyan kézi RFID olvasó berendezések, melyek csupán egy alkalommal egy tag-et tudnak olvasni (csoportosan nem), nem programozhatók, csupán HID eszközként tudnak működni, de

ezek jelentősége elhanyagolható.

RFID rendszer hordozható adatbefogóval



A kézi (handheld) eszközök a következő felhasználási területeken jellemzők:

- tárgyak azonosítása

- dokumentumok hitelesítése

Tárgyak azonosításával kapcsolatos felhasználási területek, alkalmazások:

Leltározás, tárgyi eszköz- és készletleltár

RFID címkével történő azonosítása, a leszámolt tényleges mennyiségek (darabszám,

súly, hossz, stb.) megadása. Leltározás akár "kettős vakleltár" módszerrel is.

Szolgáltatások:

- Automatikus azonosítás (RFID) - Bevételezés - Komissiózás - Raktáron belüli áthelyezés (tárhelyes raktár esetén) - Raktárközi áthelyezés - Kiadás - Napi feldolgozás - Készletkezelés - Többszintű ellenőrzés (Teljes, szúrópróba)



Rendezvénymenedzsment, beléptetés (jegyellenőrzés)

Vezeték nélküli mobil adatgyűjtő terminálok segítségével egyszerűen és gyorsan végezhető el a belépőjegyek/bérletek érvényességének ellenőrzése a beléptető pontokon. Alkalmas szabadtéri rendezvények lebonyolításának támogatására is, hiszen a mobil terminálok valamint egy vagy két bázisállomás segítségével akár egy nagyobb sportpálya vagy konferenciaközpont is lefedhető. Teljes mobilitást biztosít, ezért főként rendezvényszervező cégek és alkalmi rendezvények szervezői számára alkalmazható.

(konferenciák, koncertek, sportesemények, vállalati rendezvények, stb)

Szolgáltatások:

- Beléptetés - Jegyellenőrzés - Automatikus regisztráció

Dokumentumok azonosításával kapcsolatos felhasználási területek, alkalmazások:

Orvosi receptek hitelességének ellenőrzése.

A mobil adatgyűjtő terminálok (kézi olvasók) kiválthatnak minden olyan alkalmazást,

ahol ma vonalkódot alkalmaznak. Ilyen szolgáltatási területek:

- Üzletek pénztárai - Szerszámok, eszközök kiadása, visszavétele - Őrjáratozás abban az esetben, ha a bejárandó útvonalon vannak elhelyezve a

vonalkódok, jövőben az RFID tag-ek, és a bejárást végző személynek kell azokat leolvasni, hogy bizonyíthassa a bejárást



Nem tipikusan mobil adatgyűjtők alkalmazására alapulnak a következő alkalmazások, de

adott esetben kézi olvasók is használhatók, használandók:

- Könyvtári rendszerek részeként mobil adatgyűjtők felhasználásával megvalósítható egyes (elveszett, rossz helyen tárolt) dokumentumok megkeresése. A könyvtári rendszerek esetében a telepített olvasók játszanak fontosabb szerepet

- Állatazonosítás. Elveszett, kóborló állatok azonosítása, amennyiben az állat rendelkezik beültetett RFID tag-gel.

Példaként néhány kézi RFID olvasó bemutatása:

LF kézi RFID olvasó

Mobil, kézi RFID író - olvasó vezeték nélküli pisztoly (125 KHz MHz LF) és integrált vonalkód olvasó. RFID reader / barcode

RFID olvasó - író és integrált vonalkód scanner. A készülékkel lehetséges vonalkódot közvetlen TAG -be írni, illetve adatbázisba rögzíteni.

Tulajdonságok

- 125 KHz MHz LF - Távoli adatbázis kapcsolat - Egy gombos működtetés - Belső memória - Wifi kapcsolat - Online és offline módok - Feladatra paraméterezhető funkciók és led kijelzések. - Energiatakarékos auto on-off üzemmód - Akkumulátor kijelzés



HF kézi RFID olvasó

Handheld Mobile Computer with HF RFID Reader243003

Tulajdonságok

- 13.56Mhz - RFID olvasás/írás, vonalkód olvasás - Microsoft® Windows® CE 5.0 - Marvell® XScale® PXA270

- Processor - 520MHz - 256MB FLASH memória - 128MB SDRAM - IP65 - Integrált WLAN és Bluetooth®

Specifikáció



OS/Processor Microsoft Windows CE 5.0

Marvell XScale PXA270 processor – 520 MHz

Memória és adattároló 256 MB FLASH Storage

128 MB SDRAM

Wireless Integrált IrDA 1.2 Compliant

Integrált WLAN IEEE 802.11 b/g

Integrált Bluetooth Class II Compliant

Opcionális GPRS module

Táp Standard Li–Ion akku Pack, 3.7 V DC, 2200 mAh

Opcionális nagy kapacitású Li-Ion akku Pack, 3.7 V DC, 4000 mAh

Built–in töltő

Adapter : 100–240 V AC, 50/60 Hz Input – 5 V DC/2.6 A

Külső csatlakozók DC–In Jack

RS232, USB 1.1 Client, USB 1.1 Host, DC-IN and DC5 V/300mA

Bővítő helyek SD/MMC slot (csak SD támogatás)

Külső RFID és GPS modul csatlakozó

SIM kártya hely a GPRS modul számára

Környezet Működés -10 ℃ to 50 ℃

Tárolás -20 ℃ to 60 ℃

Képernyő 3.5" QVGA Transflective TFT, Color LCD with LED Backlight

LED backlight adjustable ON/OFF

4–wire resistive type touch panel

LED indikátorok Töltés LED 2 color(G/R)

Vonalkód olvasó LED 2 Color(G/R)

A WLAN, BT működését jelző LED-ek



Keypad & Controls 26 vagy 41 billentyűs alfanumerikus billentyűzet

2 vonalkód olvasó gomb (“ravasz”)

Software IE6.0, lnbox, ActiveSync

Summit Client Utility a WLAN konfigurálásához

software update lehetőség SD kártyáról

Opciók RS232 soros kábel

USB kábel

Dokkoló

Akku töltő

Autós bölcső

Képernyővédő fólia

Nagy kapacitású Li–Ion akku Pack (3.7V DC, 4000 mAh)



UHF kézi RFID olvasó

902 MHz RFID Gen 2 UTE Portable Reader Writer246003

Tulajdonságok

- IP55 - Frekvencia 902~928 MHz - Kimenő teljesítmény 1 Walt - Antenna Cirkuláris

- Olvasási távolság 1.5 m~1.8 - Tag támogatás EPC Class 0, 0+, 1 & Gen2 - Csoportos tag olvasás Igen

Specifikáció



Operációs rendszer Windows CE 5.0 Professional Plus

CPU Intel Processor 400 MHz

Memória SDRAM: 64 MB, Flash ROM: 64 MB

LED kijelző kétszínű (zöld/piros)

Képernyő 240 x 320 reflective TFT színes LCD, érintőképernyő

Billentyűzet 36 billentyűs, alfanumerikus, 2 vonalkód olvasó billentyű (“ravasz”)

Kommunikáció USB, Infra, PCMCIA, 1 CF Type 1/Type II slot, Wireless

Táp 12 V DC külsől adapter, 2 Lithium-Ion akku pack @7.4 V, 5000 mAh

Működés -5 ºC to 50 ºC

Tárolás -20 ºC to 60 ºC

Software támogatás Microsoft Biztalk Server R2, Oracle Sensor Edge Server,

IBM WCTME



A hálózatos rendszer-alkalmazások (networked) jellemezhetőek rögzített helyzetű , telepített olvasókkal, amelyek közvetlenül egy hálózatra kötött információs menedzsment rendszerrel vannak kapcsolatban. A címke (címke) -ek mozgó vagy

mozgatható elemeken, embereken helyezkednek el, az alkalmazástól függően.



Hálózatos RFID rendszer

Vezérlő alkalmazások (controlled) a címkéket azért használják, hogy valamilyen vezérlési vagy irányítási funkciót kialakítsanak velük. Ezek a vezérlési funkciók tipikusan magukba foglalják a belépés engedélyezés, osztályozás és biztonság területeit, a gyakorlatban ez az automata sorompókat, PLC-k (programozható logikai vezérlők, pl. benzintank telítettség jelzők) osztályozását, automatikus osztályozást, ajtó belépési mechanizmusokat és információs rendszereket jelenti. Ezen rendszerek is zömében

telepített RFID olvasókat használnak.



Vezérlő RFID rendszer

A helymeghatározó rendszerek arra használják a címkéket, hogy elősegítsék az automatizált hely és navigációs rendszerek működését. Ezek a "Real-Time Locating System" azaz valós idejű rendszerek általában aktív RFID címkéket használnak, mivel itt a nagy hatótávú olvasási képesség elvárt. Az aktív RFID címkék általában mozgó objektumokra (járművek) vagy emberekre kerülnek, míg az olvasó berendezések fixek, telepítettek. Ezeknek a címkéknek a jelzéseit az antennák úgynevezett rácshálózata gyűjti össze, amelyek továbbítják egy információs rendszerbe azonosítás és helymegállapítás céljából. Az indoor helymeghatározás RFID technológia segítségével

egy jövőbe mutatótechnológia.



Helymeghatározó RFID rendszer

Telepített olvasót használó RFID rendszerek bemutatása

UHF RFID Könyvtári Állománykezelés, Állományvédelem

RFID technológia tökéletes, fejlett megoldás a könyvtárak, archívumok részére. Felgyorsítja az információ áramlását, nagyságrendekkel megnöveli a hatékonyságot, lerövidíti a könyvek kiadásának, visszavételének idejét, segít az ügyfélkezelés minőségének további emelésében. Egyesíthető a már meglévő vonalkódos rendszerrel, egyben kibővítve a funkciókat például az önkiszolgáló be- és kijelentkezéssel, az önkiszolgáló könyv leadással, sőt, a lopások elleni védelemmel is. Az RFID csökkenti az eltűnt, elveszett könyvek mennyiségét. Lényegesen lerövidül a könyvek keresésére fordított idő, mivel az RFID érzékelő megmutatja, hogy az adott könyv melyik polcon, hol található.

UHF RFID előnyei a könyvtári használatban:

Önkiszolgáló kijelentkezés

Gyors önkiszolgáló kijelentkezés. Egyszerre, egyidejűleg sok könyvet lehet az olvasóval



leolvasni. Nincs szükség arra, hogy a könyvtáros egyesével beolvassa a könyveket. Ezt a mechanikus munkát a gép elvégzi. A könyvtárosnak lehetősége van hasznosabb,

értékesebb munkát végeznie.

Automatikus válogatás a visszahozott könyveknél

A rendszer a visszahozott könyveket a megadott szempontok alapján szétválogatja.

Készlet felvétel, készlet ellenőrzés, leltár

Az kézi RFID olvasóival lehetséges az, hogy a könyvtáros a kézi olvasót egy adott polc felé irányítja és az olvasó egy pillanat alatt beolvassa a polcon található összes könyv

adatait. Nem szükséges a könyveket egyesével leszedni, beolvasni a vonalkód olvasóval.

Könyv keresés

Ha egy könyv nincs a helyén, akkor a kézi PDA olvasót a könyv keresésére is lehet

használni. A keresési távolság 1,5 – 2 méter lehet. A keresés így felgyorsul.

Biztonság, állományvédelem

RFID ki-bejárati antennákkal a lopásokat is fel lehet deríteni. Az antennák jeleznek, amikor egy könyvet illetéktelenül próbálnak a kijáraton kivinni. Másodpercenként 100 könyvet tud az antenna ellenőrizni, ami minden igényt kielégít, nem lassítja az áthaladást.

Könyvtári rendszer sematikus felépítése:

(Önkiszolgáló) Ki és beléptetés – (Self) Check in/out



Minden könyvtári ügyfél (olvasó) rendelkezik egy ID kártyával, amely a könyvtárba való belépéskor azonosítja a belépő olvasót, a könyvtár elhagyásakor pedig az olvasó kilépését. Ezen felül tartalmazza az adott olvasó jogosultságait is. Kilépés előtt az olvasó a pultra teszi a kölcsönözni kívánt példányokat, azok mindegyike fel van szerelve RFID címkével, így az RFID olvasó elolvassa az ID kártyát, valamint a könyveken lévő RFID tag-eket, ily módon a kölcsönző és a kölcsönzött könyvek automatikusan összerendelődnek, “ráterhelődnek” az olvasóra.

Köny visszavételi pult - Book Drop

A visszahozatal során a könyvet be kell helyezni a visszahelyező nyílásba. Amint a könyv a nyílás belsejébe kerül (és már nem lehet visszahúzni) a könyvet az RFID olvasó beolvassa, a képernyőn megjelenik a visszaigazolásról szóló üzenet és a rendszer az adatbázisba automatikusan feltölti a könyvet. A könyvet immár nem követeli a könyvtár

az olvasótól.

Polc menedzsment - Shelf Management

A polcokon elhelyezett telepített RFID olvasók detektálják, ha egy könyv a polcra kerül, valamint, ha azt leveszik onnan. Így mindig pontosan tudható a polcon lévő könyvek állománya. Az olvasó kézi RFID olvasó segítségével megkeresheti a kívánt könyvet a

polcon.

Könyvek állományba vétele, selejtezése – Tagging

Az új könyveket a polcra kerülés előtt RFID tag-ekkel látják el, valamint az új könyv bekerül a könyvtári adatbázisba. Selejtezés esetén a könyv RFID-je kill parancsot kap,

valamint a könyv törlődik az adatbázisból is.

Lopásérzékelés – Anti-theft Detection

Könyvtári állományvédelem: A rendszer azonnal jelez, amint illetéktelenül próbálnak

könyvet kivinni a könyvtárból.

Az RFID-s könyvtári rendszerhez szükséges műszaki berendezések:



Berendezés megnevezése

Jellemzők A berendezés fényképe

Uhf RFID Gate Reader

Ki-bejárati antenna a

biztonsági funkcióhoz

1-2m érzékelési

távolság

UHF RFID Fixed

reader

Rögzített olvasó

Nagy olvasási

érzékenység

RFID Handheld

kézi RFID olvasó

Címkéket olvas, UHF,

1D Vonalkódot /2D vonalkódot: GPRS/GSM/WiFi/

Bluetooth



UHF RFID Antenna

10dBi

Könyvtári fix RFID

antennák

Könyvbe helyezhető

RFID címke -

UHF RFID desktop

reader – olvasó USB 1.1 Communication

UHF RFID card / kártya

As ID card(egyedi könyvtári belépő-kártya, személyre

szabott grafikával



Egészségügy, gyógyszerek eredetiségének biztosítása

RFID-címkéket helyeznek a gyógyszeres üvegek dobozának aljára, és minden RFID-címkét egyedi cikkszámmal és a gyógyszer lejárati dátumával látják el. A gyógyszeres ládák szállítása előtt egy gyógyszergyártó vállalat egy RFID-olvasó segítségével azonosítja az egyes ládákat, és mindegyikről feljegyezi a rendeltetési helyüket. Amikor a

ládák megérkeznek a nagykereskedőkhöz, a címkéket újra leolvassák.

Ha a gyógyszerek hamisítványaira bukkannának, vagy az orvosságot illetéktelenek kinyitották volna szállítás közben, a nagykereskedő és a gyógyszergyártó által olvasott és tárolt adatok összehasonlításából a hamisítás, illetve az illetéktelen felbontás azonnal kiderül, a vállalatok által összegyűjtött adatok felbecsülhetetlen értéket jelenthetnek a rendőrségnek vagy az egészségügyi hatóságoknak. A nagykereskedők, újracsomagolást végző cégek és a gyógyszertárak ellátó központjai az EPC kód segítségével ellenőrizhetik a beérkező áru eredetiségét; a gyógyszertárak és a kereskedők megkaphatják az RFID-címkével ellátott gyógyszerek eredetének digitális dokumentációját.

A jövőben a fogyasztóknak lehetőségük lesz arra, hogy a patikában megvásárolt termék azonosító kódját egy bizonyos webhelyen megadva ellenőrizzék az orvosság eredetét. A gyógyszer bevétele előtt tehát meggyőződhetnek arról, hogy a tabletta eredeti és biztonságos.

Áru- és személyszállítás

Az egyik elso alkalmazasi terulete volt az RFID-nek. A vilag nagyvarosainak tobbsegeben alkalmazzak ezt a technologiat, es a felhasznalok kore folyamatosan no. Aa ltalaban az utazóbérlet egy RFID tag-et tartalmaz, amit a járatok kapujában elhelyezett olvasó



érzékel, és csak akkor engedi fel az utast, ha érvényes bérlettel rendelkezik.

Az autópálya matricák is gyakran tartalmaznak RFID azonosítót, így az, hogy egy autón van-e érvényes matrica, konnyen, emberi beavatkozas nelkul megtudhato. Egy jo

minosegu kameraval a bliccelo autos rendszama azonnal leolvashato, es ıgy az

illetéktelen használat gyakorlatilag lehetetlenné válik.

Termékek azonosítása

Az RFID nevebol is adodoan a legaltalanosabb felhasznalasi lehetoseg. Az azonosıtas elso

szintje egy RFID-vel ellátott tárgy jelenlétének érzékelése volt egy 1 bites tag-gel. Ezeket

a tag-eket láthatjuk az áruházakban minden termékre ráragasztva. Ezt elsősorban

lopásgátlásra használták, használják.

Ahogy megjelentek az egyre nagyobb kapacitasu chip-ek, lehetove valt a termekek

egyedi azonosıtasa. Bar egy parszaz bites tag beszerzesi koltsege sokkal dragabb

(mennyisegtol fuggoen 5-20 cent), mint egy vonalkod nyomatatasa, a novekvo

tomegtermeles miatt ez egyre csokken, es ıgy belathato idon belul mindenhol kivalthatja

azt. Olyan teruleteken, ahol 50 cent nem eszreveheto koltseg, viszont a sebesseg vagy a

leolvasas egyszerusege annal fontosabb tenyezo, ott eloszeretettel alkalmazzák a

technológiát.

Raktározás

Egy logisztikai kozpontban a raktarkeszlet pontos ismerete elengedhetetlen, viszont a

forgalom hatalmas. Az allando napra (vagy inkabb

percre) pontos informaciok biztosıtasa nehez

feladat, de ha sikerul, nagy elonyt jelent a

versenytársakkal szemben. Ha minden kartonon

van egy RFID azonosító, ami a benne levő terméket

és annak darabszámát pontosan tartalmazza, akkor

bármit, ami áthalad a kapun, regisztrál a rendszer,

és frissíti a készlet adatbázisát.

RFID kapu egy raktárban



Beléptetőésbiztonságirendszerek

Elengedhetetlen dolog értékeink védelme az illetéktelenektől. A betörők egy idő után a legmodernebb zárak feltörésére is megtalálják a megoldást, ezért fontos a folyamatos fejlesztes. Mar egy egyszeru passzıv RFID chip is 128 bit informaciot tud eltarolni, es

amennyiben ezt az informaciot kulcskent hasznaljuk, egy ~3*1038 kombinacioval

rendelkezo kulcsot kapunk. Egy tag-nek sem az ára, sem a mérete nem haladja meg egy

átlagos kulcs árát, így könnyen válthatja ki azt a mindennapokban. Bonyolult chipekkel

és többszörös kétirányú kommunikációval a tag másolása is nehezebb, mint egy

szokványos kulcsé.

Példaként néhány telepített RFID olvasó bemutatása:

RFIDíró-olvasó125KHzLFRFIDreader

RFID olvasó - író. A készülékkel lehetséges TAG -be írni. Elsősorban beléptető

rendszerekhez. Kültéri és beltéri alkalmazás.

Tulajdonságok

- Olvasási távolság: 30 cm

- Működési tartomány: 125 KHz LF

- Protokoll: Wiegand

- Opcionális protokoll: RS485

- Led kijelzés

- Rögzítő konzol

- Működési hőmérséklet: -25C° - +65C°

- Kültéri felhasználásra is



RFID író - olvasó 13.56 MHz HF RFID reader

RFID törzsvásárlói rendszer, RFID terminál

Tulajdonságok

- RFID alapú törzsvásárlói terminál (Mifare 13.56 MHz), RFID rendszer - A rendszer lehetőséget biztosít országos pontgyűjtő rendszer menedzselésére,

üzemeltetésére - Alkalmazható üzletek, üzletláncok, klubbok, kaszinók, egyéb pontgyűjtő és

bónusz rendszerek esetében - Online és offline működés - Különböző kártyakategóriák kezelése - Fejlett adatbiztonság - Jogosultsági szintek kezelése (Master, Operator, User) - Operátorok karbantartása - PIN kód megerősítés lehetősége



- Riportok, lekérdezések, állapotok

- Bizonylatnyomtatás (hő papiros) - Vezeték nélküli kommunikáció - Érintőképernyős kezelőfelület - Webböngésző programmal menedzselhető szerveroldali szolgáltatások

RFID író - olvasó 865-868 MHz UHF RFID reader

Symbol - XR480 RFID fix olvasó

Tulajdonságok

- Méretek M=22,2cm, SZ=30cm, H=5cm - Tömeg 2,2 kg - Alapanyagok Alumínium - Aa llapotjelzok LED: Tapellatas (zold), Mukodes (sarga), es Hiba (piros) - Mukodesi jellemzok Frekvencia 865-868 MHz - Szabvany-megfeleloseg ETSI EN 302 208 - Hálózati kapcsolatok 10/100 BaseT Ethernet, RJ45



- KulsocsatlakozokKontrollI/O(12db,DB15)USBHost-TypeA,USBClient

TypeBRS232soroskonzol,DB9

RFID író - olvasó 2,45 GHz mikrohullámú RFID reader

LR-3proRFIDolvasó

Tulajdonságok

- Leolvasásitávolságmaximum5méter

- MűködésifrekvenciaCW:2.435...2.465GHz,FHSS:2.400...2.484GHz



- Méretek 226x143x50mm

Mobiltelefonok, mint RFID olvasók

A mobiltelefonoknak, mint RFID olvasóknak az alkalmazása erősen összefügg az NFC technológiával. Léteznek ugyan “hagyományos” kézi RFID olvasók is, melyekhez opcionálisan kapcsolható GSM modul GPRS adattovábbítás céljára (m-RFID), de ezek ipari PDA-k GSM modullal, és nem mobiltelefonok.

Az NFC egy olyan RFID rendszer, ami kétirányú kommunikációt tesz lehetővé a végpontok között, ellentétben az olyan korai rendszerekkel, mint például az érintésmentes okos kártyák, melyek csak egyirányú kommunikációra (olvasás) alkalmasak. Az NFC (Near Field Communcation) azaz a közeltéri kommunikációs eszközök családja.



Az NFC technológia egy kis hatósugarú vezeték nélküli kommunikációt lehetővé tevő

(most kialakulóban) lévő új technológia, amit a Sony és a Philips fejlesztett ki, elsősorban mobiltelefonos alkalmazásokhoz. Először 2004 március 18-án az ECMA-, majd 2003 december 8-án az ISO/IEC is szabványként fogadta el. Az NFC fejlesztések támogatására 2004-ben a Sony és a Philips, valamint a Nokia létrehozta az NFC fórumot.

Az NFC-ben az egyedi eszköz kap egy azonosítót, és az azonosítási folyamat ezen keresztül folyik.

Az NFC fórum 2004-ben alakult, és az alábbi öt előszabványt (technikai leírást=Technical Specifications) dolgozta ki:

- NFC Data Exchange Format = NDEF adatcsere formátum

- NFC Record Type Definition = RTD record típus formátum - NFC Text Record Type Definition = TRTD szöveges record típus formátum - NFC URI Record Type Definition = URI-RTD record típus formátum - NFC Smart Poster Record Type Definition = SP_RTD okos címke record formátum

Az NFC főbb jellemzői: működési frekvencia: 13.56 MHz (tehát HF RFID) , ható távolság: 0-20 cm, adatátviteli sebesség: 106 kbit/s, 212 kbit/s vagy 424 kbit/s. Biztonságos automatikus adatcserét biztosíthat elektronikus eszközök között. Kompatibilis számos gyakorlatban bizonyított érintkezés nélküli technológiával, mint a (HF) RFID, az ISO

14443, MIFARE és FeliCa smart kártyákkal.

Három technikai feladatot tud megvalósítani

- biztonságos smart kártya emulációt - Közvetlen adatcserét két készülék között - Információ lekérdezést (olvasás módban)

Kommunikációs módok:

- Passzív mód, amikor a passzív RFID működéséhez hasonlóan a kommunikációt kezdeményező berendezés a kisugárzott rádióhullámokon át biztosítja a vevő számára az energiát.

- Aktív mód, melyben mindkét berendezés saját energiaforrással biztosítja a kommunikációt.



Az NFC technológia legfőbb ígérete, hogy a szórakoztatóipari elektronikai eszközök

számára valódi mobilitást biztosíthat azzal, hogy fizikai közelségbe kerülve (~ 10 cm) a készülékek közvetlen kommunikációt tudnak majd egymással folytatni. Például kódokat, akár fájlokat is cserélhetnek. Alkalmas lehet például vezeték nélküli kommunikációs

kapcsolatok, például Bluetooth, vagy WIFI paramétereinek automatikus beállítására.

NFC technológián alapuló, már ma is működő szolgáltatások:

- jegyvásárlások (tömegközlekedés, külföldön már éles rendszerek is működnek) - PayPass érintés nélküli kártyák (már 83 millióan használják világszerte, és itthon

is elérhető)

- könyvtári azonosítás - lopások elleni védelem, termékazonosítás - autópálya matrica megoldások (itthon nem)

A lökést a technológiának a mobiltelefonba épített chipek jelentik . (Mivel banki és pénzügyi szolgáltatásokról, beléptető rendszerekről is szó van, ezért gyakran digitális kulcsnak, vagy mobilpénztárcának is emlegetik) Ezzel a legtöbb fenti szolgáltatás egy eszközből elérhetővé válik, hiszen az NFC chip és mobilunk segítségével kiválaszthatjuk, hogy éppen milyen szolgáltatást szeretnénk használni.

Ezt technológiailag többféleképpen lehet megtenni:

- telefonba integrált NFC chip (pl Galaxy S II, Nexus S), és az NFC szolgáltatásokat például Android alkalmazásokkal érhetjük el

- telefonba integrált NFC chip (pl Galaxy S II, Nexus S), és az NFC szolgáltatásokat dinamikus SIM kártyára írt alkalmazásokkal érhetjük el. (itt lép be a mobilszolgáltatók szerepe, szeretnének ugyanis plusz szolgáltatásokat



értékesíteni, és a SIM kártyás megoldás segítségével felügyelhetik az NFC

szolgáltatásokat.)

- olyan telefonok, amelyek nem rendelkeznek NFC chippel, lehetőség van olyan

megoldásra, hogy a SIM kártyához illesztik az NFC chipet egy hajlékony antennával, mely a telefon hátlapjára ragasztható.

Biztonsági rések:

Egy egyszerű androidos NFC-s okostelefonnal ingyen metrójegyet gyártott két biztonsági szakértő, akik feltörték San Francisco és New Jersey tömegközlekedési rendszerét. Corey Benninger és Max Sobell, az Intrepidus Group két biztonsági specialistája könnyedén és gyorsan képes az NFC-alapú érintés nélküli utazási kártyákon nullázni a számlálót, ami a már elhasznált jegyek számát dokumentálta. A két szakértő gyakorlatilag egy tízes “tömbjegy” megvásárlásával örök jegyet szerezhetne magának a két vizsgált társaságnál, ugyanis a kártyán elvileg titkosítva tárolt számlálót újra és újra le lehet nullázni, úgy, hogy a közlekedési társaságok elfogadóhelyei nem észlelnek hibát.



Az UHF RFID transzponderekkel szembeni elvárások





RFID transzponderek vizsgálata

(bemutatás, korlátok, felhasználási területek)

Az RFID címke, bélyeg, tag, vagy más néven transzponder (a TRANSmitter - adó vevő és

resPONDER – válaszadó=transponder) az adott áruhoz vagy megfigyelt tárgyhoz rendelt

azonosító adatokat tartalmazó chip. Az RFID címke feladata, hogy érzékelje a lekérdező

impulzusokat, vagy a vehető rádióadást, és választ generáljon a kérdésre Ezért a fő

komponensek egy transzponder áramkörben lényegében az alábbiak: antenna és

rádiófrekvenciás adó és vevő áramkör, flip-flop vagy mikroprocesszor áramkörvezérlésre és

adat menedzselési célokra, memória, amely alkalmas adat-tárolásra.

RFID rendszer vázlata



Azonosító címkék, tag-ek (jeladók) alkatrészei és főbb megjelenési formái

Az RFID tag-ek csoportosítása:

Használt frekvencia szerint:

RFID rendszerekben használt frekvenciatartományok



Frekvenciatartományok jellemzői és az általános felhasználások

Frekvenciatartományok kezelése

A rádiófrekvenciás azonosítás - RFID szabványosításának/szabályozásának egyik

legfontosabb része a frekvenciagazdálkodás. Mivel korábban nem voltak ilyen irányú globális

fejlesztések, így néhány kivételtől eltekintve az egyes országok egymástól függetlenül

alkották meg frekvenciagazdálkodási rendszerüket, világméretű szabályozást minden

területre nem hoztak létre. Emiatt jelenleg nincs olyan civil szervezet, amely az RFID

technológia által használt frekvenciatartományokat globálisan szabályozná. Így elvileg

minden ország maga szabályozhatja ezt a kérdéskört.



LF és HF

Az alacsony (LF: 125 - 134.2 kHz és a 140 - 148.5 kHz) és magas (HF: 13.56 MHz)

frekvenciatartományban üzemelő RFID tag-ek engedélyezés nélkül a világ bármely pontján

használhatók.

UHF

Az ultra-magas (UHF: 868 MHz-928 MHz) frekvencia tartományban működő tag-ek

használata az adott ország engedélyeihez kötött mivel erre vonatkozóan nincs átfogó

nemzetközi szabvány. Észak-Amerikában a 902 - 928 MHz-en (+/-13 MHz a 915 MHz

középértékhez képest) működő UHF tag-ek engedélyezés nélkül használhatóak, de az átviteli

energia mértéke szabályozott. Európában az RFID tartományokat és más alacsony

energiaszinten sugárzó rádiós alkalmazásokat az ETSI EN 300 220 és EN 302 208, valamint

ERO 70 03 (ERO EFIS Frequency Information System ERO- Frekvenciainformációs Rendszer

www.efis.dk) ajánlás szabályozza bonyolult sávhasználati előírások által. Ezzel lehetővé teszi

az RFID eszközök 865-868 MHz történő használatát. Az RFID olvasóknak sugárzást

megelőzően ellenőrizniük kell az adott csatornát (Listen Before Talk - Beszéd előtt hallgat), ez

a követelmény szükségessé tette a teljesítmény korlátozását is. Az Észak-Amerikai UHF

szabványok nem elfogadottak Franciaországban mivel azok interferenciát okoznának

hadászati célú tartományaikkal. Kínában és Japánban nincs az UHF tartomány használatával

kapcsolatos előírás. Ezekben az országokban, minden egyes alkalmazás telepítésekor

jóváhagyást kell kérni az adott helyen illetékes hatóságnál, mely jóváhagyás később

visszavonható. Ausztráliában és Új-Zélandon a 918 - 926 MHz UHF tartomány használata

nem engedélyhez kötött de az átviteli energiára vonatkozóan vannak megkötések.



SWF mikrohullám

A mikrohullámú (2,45 vagy 5,8 GHz) frekvencia tartományban működő tag-ekre nincs

kereskedelmi használatra szóló megegyezés.

Mikrohullámon túli

Egyes források megemlítik a “mikrohullámon túli tartomány”-ban dolgozó RFID tag-eket,

ezek a 3 GHz/10,6 GHZ frekvenciatartományban működnek.



Felhasznált energiaforrás szerint:

Passzív

A passzív transzponderek nem rendelkeznek önálló áramforrással, a mikrochipből történő

kiolvasáshoz és a kommunikációhoz szükséges energiát az olvasó által gerjesztett

elektromágneses mezőből nyerik. (A passzív elnevezés onnan ered, hogy ezek az

adathordozók az író/olvasó sugárzási tartományán kívül nem működnek, nem bocsátanak ki

jelet.

Passzív RFID címke

Szemipasszív

A szemipasszív transzponderek rendelkeznek önálló áramforrással (elem), de ezt csak a

mikrochip működtetésére használják, a kommunikációhoz szintén az olvasó által gerjesztett

elektromágneses mezőt használják. Ezek a fajta transzponderek az olvasó hatótávolságán

kívül nem lépnek működésbe, nem bocsátanak ki jelet.

Szemipasszív RFID címke



Aktív

Az aktív tagek saját adóval és többnyire saját energiaforrással rendelkeznek. Általában

nagyobb méretű objektumok azonosítására használják.

Aktív RFID címke

Írási/olvasási tulajdonságok szerint:

Címke osztályok

Class 0: csak olvasható Class 1: Olvasható/írható Class 2: Olvasható/írható + Biztonság

Class 3: Olvasható/írható + Biztonság + Elemmel kiegészített, szenzoros

Class 4: Aktív címke

Class 5: Aktív címke, képes más Class 5 címkékkel kommunikálni



Alkalmazott szabványok szerint:

Generációk

Gen 1: 2003-ban jelent meg

Gen 2: 2004-ben jelent meg, lényeges különbség az előzőhöz képest a nagyobb

teljesítmény és biztonsági lehetőségek (ISO szabvány)

A GEN 2 szabvány (Protokoll) jellemzői

Teljes neve: „EPCglobal UHF Class 1 Generation 2”

Célja: az RFID „levegő” protokoll „bábeli helyzetének” egyszerűsítése

2006-ban a Hardware Action Group javaslatára ISO 18000-6C néven

szabvánnyá is vált.

Jellemzői:

- Min. 96 bit adattároló

- Kisebb, olcsóbb jeladó

- Különböző frekvenciákon is működik

- Nagyobb olvasási sebesség

- Több, akár 1600 jeladó egyidejű olvashatósága

- Egy 32 bites „kill” paranccsal az adattartalom törölhető

- Nem kompatibilis a korábbi Class 0 és Class 1 típusokkal

Gen 3: még nincs róla publikus információ

Megjelenési forma szerint:

- Dry-Inlay: bélyegkonvertáló cégek használják általában

- Wet-Inlay: átlátszó műanyag felületű bélyegek, nem nyomtathatók

- Papír-Inlay: általában öntapadós nyomtatható bélyegek



- Műanyag-Inlay: általában öntapadós nyomtatható bélyegek

- Hard-tag: kemény borítású, többszöri használtara

- Metal-tag: kemény bitírású, fémcikkek azonosítására

Memóriakezelés szerint:

- Csak olvasható (RO) (gyártáskor írják meg) Az ilyen memóriával rendelkező bélyegek

csak a gyártáskor rögzített azonosítószámot tartalmazzák, amelynek egyediségét a

gyártó biztosítja. Olyan alkalmazásokhoz lehet felhasználni ahol a bélyegre nem

szükséges változó információt felírni.

- Egyszer írható sokszor olvasható (WORM) A WORM memóriával rendelkező

bélyegek adatfelírása általában a felhasználónál történik. Előfordul, hogy az egyszer

írható bélyegre több alkalommal is fel tudunk vinni új adatokat (nem ritkán l00

alkalommal), azonban a memória úgy lett kialakítva, hogy a biztonságos működés

csak egyszeri írással garantálható. A legtöbb jelenlegi alkalmazásban ilyen bélyegeket

találunk.

- Többször írható és olvasható (RW) A több alkalommal írható memóriájú bélyegek

esetében a gyártók által javasolt maximális adat-felírások száma 10.000-100.000

alkalom között változik. Az ilyen bélyegek sok lehetőséget nyújtanak az

alkalmazásokban változó információk többszöri rögzítéséhez. Mivel ezeknek a

címkéknek a legdrágább az előállítása, így használatuk még nem elterjedt.



RFID Tag-ek bemutatása a használt frekvencia alapján

LF Alacsony frekvencia (125-134Khz)

Felhasználási területek:

- Ipar, mezőgazdasági alkalmazások

- Biztonságtechnika

Előnyök:

- Működik fémes környezetben

- Széles körben elterjedt

Hátrányok:

- Rövidebb olvasási távolságok



HF Magas frekvencia (13.56 Mhz)


- Raklap azonosítás

- Áru követés és védelem

- Beléptető rendszerek, utazás

- Légipoggyász követés

Előnyök:

- Működik nedves környezetben

- Széles körben elterjedt

Hátrányok:

- Nem működik fémes környezetben



- Rövidebb olvasási távolságok (~ 1,5m)

UHF Ultra-magas frekvencia (868-956Mhz)


- Raklap és konténer azonosítás

- Kamion és vontató azonosítás

Előnyök:



- Nagyobb olvasási távolságok (~ 7m)

- Ütközésmentes technológia

- Megjelent a 2. generációs szabvány (Gen2)

Hátrányok:

- A rádióhullámok elnyelődhetnek

- Nem működik nedves környezetben

Mikrohullám (2.45Ghz)


- Gépjárművek azonosítása és nyomkövetése

Előnyök:

- Nagy olvasási távolság (akár 30m)

- Gyors olvasási sebesség



Hátrányok:

- Bonyolultabb háttérrendszert igényel

- Drágább



RFID antennák vizsgálata

(bemutatás, korlátok, felhasználási területek)

Az RFID rendszer fő részei

RFID antennák csoportosítása polarizáció szerint:

- lineáris polarizációjú anatennák. Csak egy adott polarizációjú jel továbbítására,

ileetve fogadására képesek. A fix polarizáció lehet vízszintes, vagy függőleges. Ilyenek

a dipol antennák. Akkor használhatók, ha a tag orientációja ismert és fix.

lineáris antenna karakterisztika

- Cirkuláris polarizációjú antennák. Két síkban hoznak létre körkörös hatású sugárzást.

Ilyenek a helix, patch és kereszt-dipol antennák. Akkor célszerű használatuk, ha a tag

orientációja ismeretlen, vagy a tag nem fix. A körkörös polarizációjú antenna

nyeresége kisebb, mint a vele azonos nagyságú lineáris polarizációjú antennáé.

(Legaláb 3 db-lel.)



cirkuláris karakterisztikájú antennák

RFID antennák csoportosítása a használt frekvencia szerint:

LF 9-135 KHz,

HF 10-15 MHz,

UHF 850-950 MHz,

SHF (mikrohullámú) 2,45 vagy 8,5 MHz

RFID rendszerek számára hozzáférhető frekvenciasávok



RFID antennák által használt frekvenciasávok összefoglaló táblázata



RFID antennák csoportosítása működési elvük szerint szerint:

Alacsony frekvenciás rendszereknél induktívan csatolt rendszerekről beszélhetünk, ahol az

információ átadása egy lazán csatolt – az olvasó és a transponder tekercsek által együttesen

alkotott – transzformátoron keresztül történik.

Induktívan csatolt RFID antenna

Az induktív csatolást az LF és HF frekvenciasávban alkalmazzák.

Az UHF és SHF frekvenciatartományban elektromágneses (backscattered) csatolást

alkalmaznak, ahol az olvasó és a transponder tekercs elektromágneses hullámok

segítségével kommunikál.

Elektromágneses catolást alkalmazó RFID antenna

A backscattered csatolást dipol antenna segítségével valósítják meg.



RFID eszközök antennái és méretük:

Az alacsony frekvencián (ƒ<135 kHz, illetve ƒ=13,56MHz) működő passzív RFID eszközök

antennáival szemben támasztott követelmény az adáson és vételen túl az eszköz

működéséhez szükséges tápellátás biztosítása a vett jelből.

Ezen követelmény többmenetes keretantennákkal biztosítható.

A 13,56 MHz frekvenciára tervezett négyszögletes keretantenna nyomtatási képe az alábbi

ábrán látható.

Keretantenna nyomtatási képe 13,56 MHz frekvenciára

Az üzemi hullámhosszhoz képest kisméretű keretantennák legjelentősebb hátránya a kis

hatásfok. Az ábrán látható keretantennára kapott jósági tényezô határérték megközelítőleg 3.

A mérések alapján a fenti keretantenna jósági tényezôje = 35, tehát a megvalósított antenna

az elméleti határ közel 12-szeresét éri csak el.



Az aktív RFID eszközök antennáinak nem feladata az eszköz tápellátása, emiatt a

leggyakrabban alkalmazott antenna rezonáns dipól, melynek hajlított, nyomtatott kivitelű

változatát látjuk az alábbi ábrán.

RFID antenna nyomtatási képe 915 MHz frekvenciára

Az aktív RFID eszközök antennáinak legfontosabb tervezési paramétere a maximális nyereség

elérése. Az ábrán látható antenna mért nyereségértékét az alább látható ábrán vetjük össze

az antenna geometriai méretének megfelelô idealizált antenna nyereségével.

RFID antenna nyeresége

Megállapítható, hogy az elméleti nyereségértéknél közel 3 dB-lel kisebb a megvalósított

antenna nyeresége.

Documents

Rádióhullámok terjedésének vizsgálata