Hệ thống RFID hoạt động dựa trên giao tiếp giữa thẻ và đầu đọc bằng sóng vô tuyến RF. Hiệu suất hoạt động của hệ thống sẽ phụ thuộc vào cách sóng vô tuyến di chuyển trong không gian. Hiểu rõ về sóng vô tuyến RF sẽ giúp doanh nghiệp xác định các vấn đề hiệu suất thường gặp của hệ thống RFID.
Trong bài viết dưới đây, Trackify sẽ giới thiệu tới bạn đọc kiến thức cơ bản về sóng vô tuyến RF cũng như cách các dòng năng lượng di chuyển trong hệ thống RFID.
Sóng vô tuyến (sóng RF) là gì?
Sóng vô tuyến RF là một loại sóng nằm trong phổ điện từ (electromagnetic spectrum). Phổ điện từ bao gồm các tia gamma, tia X, tia cực tính, sóng vô tuyến,… Mỗi loại sóng sẽ có một bước sóng khác nhau, gọi là tần số.
Loại sóng được tạo ra bởi sóng vô tuyến RF được gọi là bức xạ điện từ (electromagnetic radiation). Sóng điện từ di chuyển theo hướng vuông góc với với hướng dao động của trường điện và trường từ, mang theo năng lượng từ nguồn phát.
Sóng là gì?
Sóng là sự lan truyền của dao động và năng lượng trong không gian theo thời gian. Khi sóng truyền qua vật liệu hoặc môi trường, các phần tử môi trường sẽ dao động qua lại Tất cả các loại sóng đều có những đặc điểm, định luật và nguyên tắc riêng. Các đặc điểm của sóng bao gồm bước sóng, biên độ, vận tốc và tần số.
Biên độ của sóng là độ dịch chuyển lớn nhất của phần tử sóng khỏi vị trí cân bằng khi sóng truyền qua. Biên độ càng lớn thì dao động càng mạnh.
Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm dao động cùng pha trên sóng, thể hiện quãng đường sóng truyền đi trong một chu kỳ dao động, thường được đo bằng khoảng cách giữa hai đỉnh sóng hoặc hai đáy sóng liên tiếp. Đơn vị đo của bước sóng là mét hoặc feet, ký hiệu bước sóng là λ (lambda).
Tần số của sóng là số lần một điểm trên sóng (thường là đỉnh sóng) lặp lại tại một vị trí trong một đơn vị thời gian (thường là một giây). Tần số được đo bằng đơn vị Hertz (Hz), được đặt theo tên nhà khoa học Heinrich Rudolf Hertz. Tần số của sóng được ký hiệu bằng chữ “f”.
Vận tốc của sóng là tốc độ lan truyền năng lượng của sóng qua môi trường, không phải vận tốc của các phần tử vật chất.
Sóng vô tuyến RF
Công nghệ RFID sử dụng sóng vô tuyến RF nằm trong phổ điện từ, cụ thể là sóng vô tuyến trong dải tần từ 100 kHz tới 5,8 GHz.
Sóng vô tuyến RF bị ảnh hưởng bởi các vật cản trên đường truyền và môi trường mà chúng truyền qua, điều này quyết định mức độ và chất lượng của tín hiệu. Hiện tượng phản xạ, khúc xạ hoặc nhiễu xạ có thể cộng hưởng hoặc triệt tiêu tín hiệu phát ra. Tín hiệu thu được là kết hợp của nhiều tín hiệu đã truyền qua các đường khác nhau.
Sóng vô tuyến RF lan truyền theo nhiều cơ chế, bao gồm lan truyền trong không gian tự do (free space propagation), lan truyền sóng mặt đất (ground wave propagation), lan truyền tầng điện ly (ionospheric propagation) và lan truyền tầng đối lưu (tropospheric propagation).
Các ứng dụng RFID chủ yếu chỉ hoạt động trong không gian tự do. Trong đó, yếu tố chính ảnh hưởng tới cường độ tín hiệu là khoảng cách giữa bộ phát sóng và bộ thu sóng.
Công nghệ RFID chỉ sử dụng bốn dải tần số trong phổ vô tuyến:
- Dải tần số thấp (30 – 300 kHz): RFID hoạt động ở tần số 125-134 kHz;
- Dải tần số cao (3 – 30 MHz): RFID hoạt động ở tần số 13,56 MHz;
- Dải tần số siêu cao (300 – 3000 MHz): RFID hoạt động ở tần số 433 MHz và 860 – 960 MHz;
- Dải tần số vi sóng (1 – 6GHz): RFID hoạt động ở tần số 2,4 GHz và 5,8 GHz.
Cách các dòng năng lượng di chuyển trong hệ thống RFID
Dòng năng lượng từ đầu đọc RFID tới dây cáp
Năng lượng truyền từ đầu đọc được bộ nguồn chuyển đổi từ dòng điện xoay chiều (AC) sang dòng điện một chiều (DC). Dòng điện một chiều chạy qua module Oscillator và Phase Locked Loop (PLL), chuyển thành dòng điện xoay chiều với tần số biến thiên (Variable frequency).Tần số này được xác định bởi thuật toán nhảy tần số (Frequency hopping) đã được thiết lập trước.
Dữ liệu cần gửi tới thẻ RFID sẽ được điều chế và khuếch đại. Bộ khuếch đại xác định công suất của tín hiệu phát và khuếch đại sóng vô tuyến RF lên mức công suất mong muốn.
Tín hiệu đi qua bộ lọc dải RF (RF Bandpass Filter) để loại bỏ các tần số khác ngoài băng thông, tới cổng ăng-ten, truyền tới cáp đồng trục (Coaxial) và bộ ghép định hướng (Directional coupler) để phát ra ăng-ten RFID.
Dòng năng lượng từ cáp tới ăng-ten RFID
Khi tín hiệu truyền từ đầu đọc cáp đồng trục tới ăng-ten, một phần công suất sẽ bị mất do hiện tượng suy hao khi tín hiệu truyền đi trong cáp. Lượng suy hao (Antenna Cable Loss) phụ thuộc vào chiều dài và khả năng cách điện của cáp.
Kết nối của cáp đồng trục với cổng vào của ăng-ten RFID như sau:
- Chân giữa của đầu nối cáp (Center pin) được nối với phần tử bức xạ ăng-ten (radiating element);
- Phần vỏ của cáp nối với mặt đất.
Tín hiệu truyền từ đầu nối cáp sẽ truyền từ center pin đến phần tử bức xạ, sau đó lan qua môi trường và đi đến mặt phẳng tiếp đất. Phần tử bức xạ kết hợp với mặt phẳng tiếp đất để tạo ra trường điện từ.
Khi trường điện từ được tạo ra, phần từ bức xạ sẽ phát ra các sóng điện từ (Electromagnetic waves) bằng ăng-ten. Hình dạng và cấu trúc của năng lượng bức xạ được gọi là giản đồ bức xạ của ăng ten (Radiation pattern of the antenna).
Độ rộng chùm tia là góc gữa hai điểm trên cùng một mặt phẳng mà tại đó mức cường độ bức xạ giảm còn giảm còn 3dB (tương đương một nửa công suất) so với điểm sóng cực đại. Nói đơn giản, độ rộng chùm tia là góc mà ăng ten RFID phát hoặc thu sóng vô tuyến RF hiệu quả nhất.
Dòng năng lượng từ ăng-ten RFID tới thẻ và từ thẻ trở lại
Các sóng điện từ sẽ lan truyền trong không gian theo chiều ngang và chiều dọc. Vùng phủ sóng sẽ phụ thuộc vào độ lợi cũng như độ rộng chùm tia của ăng-ten.
Các thẻ RFID nhận được sóng vô tuyến RF bằng ăng-ten tích hợp bên trong thẻ. Năng lượng này sẽ truyền qua ăng-ten và kích hoạt chip RFID. Chip thực hiện điều chế tín hiệu và tán xạ ngược tín hiệu (Backscatter) có chứa thông tin lưu trữ trong thẻ (mã EPC, dữ liệu người dùng,..).
Tín hiệu tán xạ ngược được truyền lại vào không gian và đi vào vùng trường của ăng-ten RFID, sau đó đi qua cáp đồng trục và trở về cổng ăng-ten RFID của đầu đọc.
Bộ ghép định hướng thu nhận tín hiệu, chuyển tiếp qua các bộ xử lý bên trong (bộ lọc thông dải, bộ trộn (Mixer),..) để giải mã và khôi phục thông tin của thẻ.
Trackify là đơn vị tiên phong trong trong tư vấn và triển khai các giải pháp RFID tại Việt Nam. Với kinh nghiệm triển khai hàng trăm dự án RFID đa lĩnh vực – từ quản lý kho, quản lý tài sản, quản lý hàng hóa trong chuỗi cung ứng logistics tới hệ thống kiểm soát ra vào cho các doanh nghiệp như Heineken, Panasonic, Decathlon, Cosmos – Trackify hiểu rõ yêu cầu đặc thù của từng ngành và cách giải quyết các nhu cầu thực tế của doanh nghiệp.
Đội ngũ chuyên môn RFID của chúng tôi luôn sẵn sàng tư vấn và đưa ra giải pháp phù hợp với mức giá tối ưu nhất cho các doanh nghiệp tại Việt Nam. Doanh nghiệp vui lòng liên hệ Trackify qua số điện thoại 0778.333.000, gửi email tới contact@trackify.vn hoặc điền form liên hệ Tại đây để được tư vấn chi tiết và nhận báo giá cụ thể.
