1. Fundamentos de Antenas e
Arquitetura da Tecnologia RFID
Prof. Dr. Carlos Fernando Jung
carlosfernandojung@gmail.com
Material Didático de Apoio Atualizado 2012
Mini Curso: Tecnologia e Aplicações do Sistema RFID
http://polovp.faccat.br (Módulo I) – Fundamentos de Antenas e Arquitetura de Sistemas RFID
3. RFID é a denominação dada a Radio Frequency
Identification ou Identificação por Radiofrequência
Essa tecnologia é composta de equipamentos como leitores, antenas e tags
(etiquetas) que se comunicam através de ondas eletromagnéticas enviando
e recendo informações sobre produtos e processos
20. Campo Elétrico e Campo Magnético
http://robsonmagno.wordpress.com/2011/03/10/historia-do-eletromanetismo/ http://educacao.uol.com.br/fisica/campo-
magnetico-lei-de-ampere.jhtm
30. Como Funciona uma Antena
Cabo Coaxial
Condutor 1
Sinal do
Transmissor
Condutor 2
Irradiação
Cabo Coaxial +
Ao Transmissor Campo Elétrico
-
Dipolo Real
http://www-antenna.ee.titech.ac.jp/~hira/hobby/edu/em/smalldipole/smalldipole.html
31. Irradiação do Dipolo
Irradiação 0,5
http://www-
antenna.ee.titech.ac.jp/~hira/hobby/edu
/em/smalldipole/smalldipole.html
34. Ganho de Irradiação da Antena
Dipolo de Meia Onda Dipolo de Meia Onda
O ganho de uma antena é medido em dBd, sendo
sua unidade padrão de referência para
comparação 0 dBd
(Ganho em relação a um Dipolo de Meia Onda)
http://www.zcg.com.au/digital-radio-broadcast-antennas.html
35. Ganho de Irradiação da Antena
Dipolo de Meia Onda Antena sob Teste
O valor em dBd expressa o ganho de sinal da
antena testada quando comparado com o sinal de
uma antena dipolo ½ , colocada no mesmo lugar
http://www.zcg.com.au/digital-radio-broadcast-antennas.html
36. Antena P2
Análise Comparativa
Antena P1
A Antena P1 recebeu
mais ou menos sinal da Antena X em
relação a Antena P2, com a mesma potência
aplicada as Antenas X e P2
Antena X
37. Ganho da Antena
O decibel é uma medida que expressa a comparação entre
dois valores de uma mesma grandeza.
Defini-se a potência, por exemplo, através
da seguinte expressão matemática:
dB = 10 log P2 / P1
P2 = valor medido
P1 = valor de referência
0 dB = 10 x log (1) ÷ (1) sendo que log 1÷1 = 0
63. Antena Direcional
Direcional: são antenas que transmitem os
sinais em uma única direção, com ângulo de
irradiação bastante fechado, ficando
aproximadamente entre 3 e 20 graus,
cobrindo uma área bastante restrita, os
modelos básicos são as parabólicas,
podendo a parábola ser fechada ou não, as
yagis e as helicoidais.
66. Antena Parabólica
A parabólica com parábola
fechada, atenua fortemente os
ruídos vindo de traz, enquanto a
parábola de grade, atenua apenas
moderadamente
Parabólica de Grade
70. Antena Setorial
Semi-Direcional ou setorial: são antenas
que transmitem os sinais também em uma
única direção, porém com um ângulo de
irradiação bastante aberto , ficando
aproximadamente entre 30 e 180 graus,
cobrindo uma área bastante extensa, o
modelo básico é o painel setorial.
85. Características da Impedância de uma
Linha de Transmissão
Z0 = Characteristic impedance
L = Inductance per unit length of the RF transmission line caused
due to magnetic fields that are formed around the wires when
current flows through them.
C = Capacitance per unit length of the RF transmission line. This is
also the capacitance that exists between two conductors
R = DC resistance per unit length of the RF transmission line
G = the dielectric conductance per length
ω = frequency (radians/s)
http://zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/5776
88. Onda Refletida e R.O.E
Para sabermos se uma antena esta sintonizada, é
necessário medirmos sua R.O.E, que é a relação entre
a potência irradiada e a refletida, o que chamamos de
onda estacionária, a qual pode ser medida através da
escala própria da R.O.E, ou em percentual.
Comparativo entre a escala da R.O.E e percentual:
ROE =
1___1.2__1.5___2___3_____4_____5_____9
Percentual =
0%__1%__4%_11%_25%__36%__50%__65%
89. A Melhor R.O.E
Classificamos a onda estacionária de acordo
com seu percentual conforme segue:
Até 4% ótima, entre 4 e 8% boa,
entre 8 e 11% regular, entre 11 e
18% ruim, entre 18 e 25% péssima e
acima deste percentual estaremos
sujeito a sérios problemas.
90. Qual a Melhor Antena?
A melhor antena é aquela que coloca o
sinal necessário, no local de recepção,
com o menor desperdiço em outras
direções, com a menor potência gerada,
com o menor espaço ocupado, com a
menor resistência ao vento, com o menor
peso e com o menor custo.
99. RFID TAG
Circuito Integrado (chip)
RFID Tag
http://www.sagedata.com/the_company/
Antena
RFID Tag
http://paeae.com/communication/rfid/rfid-tag-transparent-mifare-1k-13-56-mhz.html
104. Características das tags que operam entre as frequências de 120 a135 kHz
Coeficiente de penetrabilidade alto e moderadamente tolerante a metais;
O campo magnético forma uma área de leitura bem definida e homogênea;
Baixas taxas de transferência;
Baixa capacidade de leitura de multiplas tags;
Habilidade de leitura em ambientes sujos e húmidos;
Normalmente a distância de leitura é menor que 1 metro
http://www.oxxcode.com.br/tag-rfid-passiva/
105. Características das tags que operam na frequência de 13,56 MHz
Bom coeficiente de penetrabilidade (exceto metais) com redução do alcance de leitura;
Disponível globalmente com níveis de potência adequados e sem necessidade de
licenciamento;
Normalmente as tags são no formato de etiquetas;
O campo magnético forma uma área de leitura bem definida e homogênea;
Capacidade de leitura de múltiplas tags;
Normalmente a distância de leitura é menor que 2 metros
http://www.oxxcode.com.br/tag-rfid-passiva/
106. Características das tags operam nas frequências entre 850 a 960 MHz
Possui padrões globais de utilização;
Baixo coeficiente de penetrabilidade em líquidos (absorção) e metais (reflexão);
Dependendo do formato da tag, a performance de leitura pode variar;
Capacidade de leitura de múltiplas tags;
Alta taxa de transferência;
O campo elétrico extende a performance de leitura mas para definir a área de cobertura
exige-se estudo preliminar;
Alto alcance de leitura, acima de 5 metros
http://www.oxxcode.com.br/tag-rfid-passiva/
109. Funcionamento da TAG
RFID TAG
http://www.aliexpress.com/product-fm/457302538-
UHF-asset-RFID-Tags-wholesalers.html
Functional Block
Diagram of an RFID TAG
111. Simplified Physics of
Backscatter Signaling
Modulated Backscatter Using a Transistor as a Switch
http://rfidtribe.com/index.php?option=com_content&task=view&id=423&Itemid=99
124. Antena Desenvolvida
na Faccat para RFID
Communications
Service Monitor
IFR COM 120-B RX
Sinal Transmitido
915 MHz / -30 dBm
TX
Antena Padrão
Dipolo de ½ Onda
Antena Comercial
para RFID
125. Balun
(Converte a Impedância de 50 para 75 Ohms)
(Converte a linha desbalanceada em balanceada)
Dipolo de ½ Onda (915 MHz)
Antena Padrão
para Ensaios
127. Sistema de Teste para Análise da
Influência de Diversos Tipos de
Materiais entre os Sinais do Leitor
e TAG RFID
Utilizando uma forma estrutural do dia a dia:
carrinho de supermercado
128. Tag Etiqueta RFID) fixada em um
suporte e colocada no interior do
recipiente
Recipiente construído com
plástico em forma de
carrinho de supermercado
Testes Realizados no
Campus da Faccat
129. Sistema de Teste para Análise da
Influência de Diversos Tipos de
Materiais entre os Sinais do Leitor
e TAG RFID
Utilizando chapas quadradas de diversos tipos de materiais para
fixação da TAG
(Vidro – Papelão – Isopor – Madeira - Plástico)
130. Sistema de Nivelamento Antena TX/RX do Leitor de RFID
a Laser – duplo feixe
Leitor RFID
M.Sc. Everton
Dr. Marcelo
Hardware e Software para Controle TAG RFID fixada em um quadro de vidro
132. 1 - Integration of All Required Functions for Reader and RFID Tag Testing into a single unit
2- Supports 860MHz ~ 960MHz UHF RFID
3- Supports ISO/IEC 18000-6 Air Interface Protocol
4 - Reader and Tag Emulator Functions
5 - Multi-Tag Simulator Functions for Reader Test
6- Tag Performance Test Functions
7 - RF Measurement – Spectrum, RF Envelope, Power-Time
8 - Korean mobile RFID standard compliance test http://www.temcell.com/tc2600a.htm
133. RDID Tag Emulator Mode for Reader Testing
The TC-2600A can emulate as a reference Tag to test Readers. Since an actual Tag backscatters the Reader
signal and communicates based on accurate link timing in microseconds, the TC-2600A analyzes the Reader
signal to provide an experimental environment. This environment simulates a real world situation and
communication with the Reader is carried out by maintaining accurate link timing as if an actual Tag is
backscattering.
Furthermore, adjustable power enables easy measurement of the Reader sensitivity and the TC-2600A can
simultaneously test up to 10 tags, allowing easy setting of Tag information according to test conditions.
Tag Memory Bank Parameters
Tag Memory Bank Data
Tag Transmission Power, Modulation Type and Flag Persistence Value
Display Command and Response Log
http://www.temcell.com/tc2600a.htm
134. Reader RF Measurement
The TC-2600A can operate in the Tag mode and measure the Reader signal to analyze the Reader
performance when it communicates with an actual Tag. The measurements are automatically displayed
on the screen according to the measurement objective of parameters and their values.
Users can easily verify complex measurement results such as:
Reader Transmission Spectrum and Power
Reader Power-up/-down RF envelope
Reader PIE Symbol Interval (Delimiter, Tari, PW, RTcal, TRcal, etc.)
Reader Preamble and Frame-Sync
Reader Response Time
http://www.temcell.com/tc2600a.htm
135. Reader Emulator Mode for Tag Testing
The TC-2600A RFID test set can operate as a reference Reader to test RFID Tags. Every command can be
executed to test RFID Tag operations, including Inventory, Read and Write, Access, Kill, Lock, etc. As in the
Tag Emulator mode, the TC-2600A communicates with the Tag while maintaining link timing. When
operating, a Reader and Tag performance can be evaluated according to various test conditions below.
Reader Transmission Power, Modulation Type & Depth, PIE symbol interval, Link
timing, Query Command Parameter Settings
Inventory and Select Tag
Commands including Read, Write, Kill, Lock, Access, BlockWrite and BlockErase
Automatic TUT (Tag Under Test) Generator
Automatic Presumption Tag Lock Status
Display Command and Response Log
http://www.temcell.com/tc2600a.htm
136. Tag RF Measurement
The TC-2600A can operate as a reference Reader to communicate with a Tag and analyze a Tag's
backscattering signal in various ways. Commands necessary for test conditions are sent to the Tag, a
waveform of the Tag's response signal is displayed according to users’ measurement objectives and the
experimental parameters are automatically measured and displayed. Accordingly, users can easily
perform RF measurements without the complex process of using markers to measure desired values in
the signal waveform.
Tag Spectrum and Power
Tag BLF (Backscattering Link Frequency) Accuracy
Tag Duty Cycle
http://www.temcell.com/tc2600a.htm
Tag FM0/Miller Preamble
Tag Response Time
137. Tag Performance Test
Along with the measurement of specific parameters such as Tag modulation characteristics and signal
spectrum, overall Tag performance measurements such as Tag sensitivity, read range and frequency
tolerance are some of the most important parameters in Tag performance testing. There is no longer the
need for the anechoic chamber, complex jigs for distance adjustment and several instruments for measuring
RFID Tag performance. The TC-2600A features combined with an UHF TEM cell, which provides a RF
environment similar to an anechoic chamber, provides an excellent Tag performance measurement system
along with automatic measurement of Tag sensitivity
Tag Identification Sensitivity
Tag Read Identification Sensitivity
Tag Write Identification Sensitivity
Frequency tolerance to Tag Sensitivity
Calculate Read Range
http://www.temcell.com/tc2600a.htm
139. Ondas irradiadas
por diversos tipos
de equipamentos
Ondas refletidas
no teto
Ondas refletidas
nas paredes
Onda Direta
Antena Antena
Receptora Transmissora
Ondas refletidas
no piso
Ondas refletidas
em móveis
Ambiente de Teste (Interno) Exemplo: Uma Sala
