آشنایی با آنتن در RFID به زبان ساده

02. 02. 25
بازدید: 157

آشنایی با آنتن در RFID به زبان ساده

آنتن‌ها و آشنايي با ويژگي‌هاي و تنوع آن‌ها به‌خصوص در فركانس‌ UHF در RFID نقش بسيار مهمي ايفا مي‌كنند و عملكرد كلي سيستم را تحت‌تأثير قرار مي‌دهند. طراحي، شكل و اندازه، فاصله‌ خواندن،‌ اطمينان خواندن،‌ تعداد خواندن‌هاي همزمان، فاصله‌ نوشتن و سرعت خواندن، همه مواردی بوده که در رابطه با يك آنتن،‌ سؤال‌برانگيز است.

بسیاری از فعالان حیطه‌ RFID، دانش فنی فیزیک و مخابرات برای درک عمیق‌تر از عملکرد آنتن را ندارند. به‌ این ترتیب لازم است تا مستندی هرچند ساده و مختصر برای کمک به بخش عمده‌ای از کارشناسان RFID، در رابطه با مبانی آنتن تهیه و عرضه شود.

در اين مقاله پس از شناخت آنتن در RFID، ميزان اهميت آن در عملكرد دقيق سامانه‌هاي RFID درك می‌شود و انواع مختلف آنتن‌هاي مورد استفاده در اين حيطه معرفي خواهد شد كه عبارتند از:

  1. تك‌قطبي (Monopole)
  2. دوقطبي (Dipole)
  3. با قطبش خطي (Linearly Polarized)
  4. با قطبش مدور (Circularly Polarized)
  5. بدون جهت (Omni-Directional)

آنتن دستگاهي است كه براي دريافت يا ارسال امواج الكترومغناطيسي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. برچسب و برچسب‌خوان داراي آنتن مخصوص به خود است كه ارتباط اين دو از طريق آن صورت مي‌گيرد. آنتن يك جزء حياتي در سامانه‌ي RFID است. بنابراین درك عوامل اثرگذار بر آن، اهميت بالايي دارد. طراحي، اندازه و شكل آنتن، از يك برچسب به برچسب ديگر و از يك برچسب‌خوان به برچسب‌خوان ديگر، متفاوت است. در ادامه به انواع آنتن‌هاي مورد استفاده در RFID پرداخته مي‌شود:

 

1- آنتن دوقطبي

اين نوع آنتن، يكي از رايج‌ترين و ساده‌ترين آنتن‌ها است. اين آنتن مشتمل بر يك رسانه است كه دو بخش متقارن در اطراف آن قرار می‌گیرند كه هركدام نقش يك قطب را ايفا مي‌كنند. طراحي به‌صورتی است كه توان بهينه‌اي براي انتقال امواج بين برچسب و برچسب‌خوان فراهم كند و طول آن نیمی از طول موج ارتباطي مورد استفاده است. اين طول موج براساس محاسبات فني براي بهره‌گيري بیشینه از موج دريافتي و تأمين انرژي مكفي در پاسخ به برچسب‌خوان است.

 

2- آنتن تك‌قطبي

این آنتن شبیه آنتن دو قطبي بوده که نیمی از آن آنتن به جاي هر دو بخش،‌ جايگزين شده است و سطحي با قابليت رسانايي الكتريكي را برای انعكاس امواج، شامل مي‌شود. اگر همين يك بخش به اندازه‌ كافي بزرگ باشد، همانند دوقطبي عمل خواهد کرد. يك مثال آشنا از چنين آنتن‌هايي،‌ آنتن‌هاي شلاق مانند است كه در ساير موارد غير از RFID نيز كاربرد دارند و بر سطح به‌صورت عمود نصب مي‌شوند.

 

3- آنتن با قطبش خطي

امواج الكترومغناطيسي داراي مؤلفه‌هاي الكتريكي و مغناطيسي هستند كه به‌صورت عمود بر هم و بر راستاي تابش منتشر مي‌شوند.

موازات ميدان الكتريكي در موج ارسال، تعيين‌كننده‌ نوع قطبش آن است. برای مثال اگر اين راستا به‌صورت افقي باشد،‌ گفته می‌شود آن موج داراي قطبش افقي است و اگر عمودي باشد، داراي قطبش عمودي است.

به‌صورت كلي به قطبش‌هاي افقي يا عمودي، قطبش خطي گفته مي‌شود. چنين نحوه‌ تابشي،‌ سبب افزايش برد موج خواهد شد؛ زيرا فقط در يك سطح حركت می‌کند.

چنين آنتن‌هايي البته به زاويه‌ برچسب نيز حساس هستند و چنانچه سطح برچسب به‌صورت موازي با سطح آنتن باشد،‌ بيشينه‌ خوانده شدن صورت مي‌پذيرد. در كاربردهايي مانند عبور كارتن‌ از يك تسمه نقاله با زاويه ثابت (برچسب همواره زاويه مشخصي نسبت به برچسب‌خوان دارد)،‌ استفاده از چنين آنتن‌هايي توصيه مي‌شود. آنتن‌هاي دوقطبي، داراي قطبش خطي هستند.

 

4- آنتن با قطبش مدور

اگر ميدان الكتريكي نسبت به زمان به‌صورت چرخشي در حركت باشد، موج موردنظر داراي قطبش چرخشي يا مدور است.

آنتني را كه داراي خاصيت ارسال چنين امواجي باشد، آنتن چرخشي گویند. همچنين اگر اين چرخش ساعتگرد باشد، نوع قطبش را ساعت‌گرد و در غير اين‌ صورت پادساعتگرد نامیده می‌شود. چنين قطبشي دارای مؤلفه‌های افقي و عمودی است. بنابراین مي‌تواند برچسب را در هر جهت كه در مقابل برچسب‌خوان قرار گيرد، بخواند و به آن انرژي منتقل كند؛ اما چون در دو جهت در حال ارسال موج است،‌ برد خواندن و نوشتن آن نصف برد متناظر در برچسب‌هاي با قطبش خطي است.

در كاربردهايي كه جهت برچسب به‌صورت دقيق مشخص نيست،‌ از اين آنتن‌ها استفاده مي‌شود. چنين آنتن‌هايي در مقابل امواج بازگشتي و چندمسيري نيز به‌خوبي واكنش نشان مي‌دهند و در خواندن برچسب خطاي كمتري نشان مي‌دهند.

 

5- آنتن بدون جهت

چنين آنتن‌هايي، توان موج را به‌صورت يكنواخت در همه جهات منتشر مي‌كنند. تنها چنين آنتن‌هايي با قابليت ارسال در سه بعد، مي‌توانند شبيه به آنتن ايده‌آل عمل كنند كه حجمي كروي در اطراف خود را پوشش مي‌دهد.

 

6- چند آنتني

گاهي براي پوشش بيشتر در محيط،‌ به‌ويژه در ورودی‌ها (مانند فروشگاه‌ها و...) از چند آنتن به‌صورت همزمان استفاده مي‌شود تا درصورتي‌كه يكي از آنتن‌ها نتوانست خواندن برچسب را به‌درستي انجام دهد (برچسب در سمت ديگر جسم چسبانده شده بود)، آنتن‌ يا آنتن‌هاي ديگر اين كار را انجام دهند يا اينكه اگر تعداد برچسب‌ها زياد باشد، هر آنتن، چند عدد آن‌ها را بخواند و يا فاصله‌ خواندن را تقریباً دوبرابر کند، به این معنا که هر آنتن، نیمی از عرض ورودی را پوشش دهد.