ايتنا - طیف فرکانسی RFID

جمال صوفیه- یکی از ملاحظات مهم در ارتباط با فناوری RFID، فرکانس عملیاتی آن است. همانند تلویزیون که می‌تواند در باند‌ها UHF (برگرفته شده از Frequency High-Ultra) و VHF (برگرفته شده از Very High Frequency) فعالیت نماید. سیستم‌های RFID نیز می‌توانند از باندهای مختلفی برای ارتباطات خود استفاده نمایند.

در RFID هم از باند فرکانس پایین و هم از باند فرکانس بالا در محدوده‌های زیر استفاده می‌شود:
• باندهای فرکانس پایین RFID
فرکانس پایین و یا LF (برگرفته شده از Frequency Low): بین ۱۲۵ تا ۱۳۴ کیلوهرتز
فرکانس بالا و یا HF (برگرفته شده از Frequency High): محدوده ۵۶/۱۳ مگاهرتز
• باندهای فرکانس بالا RFID
باند UHF: محدوده ۸۶۰ تا ۹۶۰ مگاهرتز
میکروویو: ۵/۲ گیگاهرتز به بالا
انتخاب فرکانس بر روی چندین خصلت سیستم‌های RFID تاثیر گذار است که در ادامه به تشریح برخی از آنان خواهیم پرداخت.

• محدوده خواندن
د‏ر باندهای فرکانس پایین، محدوده خواندن تگ‌های غیرفعال با توجه به بهره ضعیف آنتن چیزی بیش از یک متر نیست. (در فرکانس‌های پایین، طول موج الکترومغناطیسی بسیار بالا است. د‏ر برخی حالات تا چندین کیلومتر و طولانی‌تر از ابعاد آنتن تعبیه شده در تگ‌های RFID است. بهره آنتن، بطور مستقیم با اندازه آنتن مرتبط با طول موج متناسب است. بنابراین بهره آنتن در این فرکانس‌ها بسیار پایین است).

‏در فرکانس‌های بالا‌تر، محدوده خواندن معمولا «افزایش خواهد یافت خصوصا» در مواردی که از تگ‌های فعال استفاده شده باشد. با توجه به اینکه باندهای فرکانس بالا ‏می توانند باعث بروز مسایل مختلنی در رابطه با سلامت انسان گردند، تعداد بسیار زیادی از سازمان‌های تنظیم مقررات رادیویی نظیر FCC، محدود‏یت‌های بیشتری را در خصوص قدرت سیستم‌های میکروویو و UHF اعمال می‌نمایند. این کار باعث می‌شود که محدوده خواندن این نوع سیستم‌های فرکانس بالا در تگ‌های غیر فعال بطور متوسط بین سه تا نه متر باشد.

• تگ‌های غیر فعال در مقابل تگ‌های فعال
به دلایل تاریخی، از تگ‌های غیر فعال معمولا در باندهای LF و HF و از تگ‌های فعال در باندهای UHF و مایکروویو استفاده می‌شود. در اولین سیسم‌های RFID از تگ‌های غیر فعال در باندهای HF و LF استفاده می‌شد. شاید قیمت مناسب بکارگیری فناوری فوق و عدم امکان سرمایه گذاری بالا بر روی سایر گزینه‌ها (در گذشته‌ای نه چندان دور)، باعث بکار گیری تگ‌های فعال در باندهای فرکانس بالا سبب شده که این نوع تگ‌ها در دستور کار قرار بگیرد.

• تداخل امواج از سایر سیستم‌های رادیویی
‏سیستم‌های RFID مستعد تداخل امواج از سایر سیستم‌های رادیویی هستند. سیستم‌های RFID که در باند LF عمل می‌نمایند، در معرض این آسیب هستند. توجه داشته باشید که فرکانس‌های LF، تحمل اتلاف در مسیر زیاد و یا تضعیف خیلی کم در مسافت‌های کوتاه را ندارند (در مقام مقایسه با فرکانس‌های بالا‌تر). این بدان معنی است که سینگال‌های رادیویی سایر سیتم‌های ارتباطی که در محدوده مشابه فرکانسی LF کار می‌کنند، دارای مقاومت می‌دانی بالایی در آنتن یک بررسی کننده RFID خواهند شد که می‌تواند به تداخل امواج منجر شود. در سمت دیگر طیف، سیستم‌های مایکروویو دارای استعداد کمتری برای تداخل امواج هستند چرا که افت مسیر در باند مایکروویو برای فرکانس‌های پایین بسیار بیشتر است.

• مایعات و فلزات
کارائی سیستم‌های RFID متاثر از سطوح نم‌دار و یا آبکی است. سیگنال HF نسبت به سیگنال‌های مایکروویو و UHF دارای قابلیت نفوذپذیری بهتری در آب و سایر مایعات است. طول موج‌های کوتاه‌تر UHF دارای استعداد بیشتری جهت جذب در آب هستند. به همین دلیل است که اغلب از تگ‌های HF برای برچسب‌گذاری مواد مایع استفاده می‌شود. در چنین مواردی می‌توان از تگ‌های UHF نیز استفاده کرد ولی محدوده موثر خواندن آن بطرز محسوسی کاهش خواهد یافت.

محیط‌های فلزی بر روی تمامی فرکانس‌های RFID تاثیر می‌گذارد. سیگنال‌های فرکانس رادویی قادر به عبور از فلزات نیست و در مواردی که مواد فلزی در مجاورت آنتن کدخوان و یا آنتن تگ قرار بگیرد، رفتار و خصایص سیستم دستخوش تغییرات عمده‌ای می‌گردد.

یکی از اثرات مشترک فلزات بر روی فرکانس‌های HF و UHF، تغییر خود القایی آنتن می‌باشد که پیامد آن کاهش محدوده خواندن خواهد بود. یکی دیگر از اثرات مواد فلزی بر روی هر دو نوع فرکانس، جذب انرژی RF توسط فلزات است.

با اینکه هر دو نوع فرکانس قادر به نفوذ از طریق یک شی فلزی نیستند، اثر جذب در تگ‌های HF و UHF رفتاری کاملا متفاوت دارد. در تگ‌های HF یک محدوده خواندن ضعیف وجود دارد در حالی که در تگ‌های UHF می‌توان محدوده خواندن را در صورت ایجاد یک شکاف هوایی بین آنان و سطح فلز، افزایش داد. در مواردی که مواد فلزی بخشی از شی مورد نظر برای برچسب گذاری توسط تگ‌های RFID می‌باشند، بهتر است که فلز به عنوان آنتن استفاده شود (به عنوان نمونه، پیاده سازی یک شکاف هوایی بین سطح فلز و تگ). در صورتی که انجام این کار غیر ممکن باشد، می‌بایست از روش‌های روکش کردن استفاده کرد.

• نرخ داده
سیستم‌های RFID که در باند LF عمل می‌کنند دارای نرخ داده پایینی در حد چندین کیلوبیت در ثانیه هستند. با توجه به فرکانس استفاده شده در سیستم RFID، نرخ داده می‌تواند به مرز چندین مگابیت در ثانیه برسد، چیزی که در فرکانس‌های مایکروویو محقق شده است.

• اندازه و قیمت‌های تگ‌های RFID
سیستم‌های RFID اولیه عموماً از باند LF استفاده می‌کردند (به دلیل سهولت در ساخت). این نوع سیستم‌ها دارای مشکلات مختص به خود نظیر ابعاد بزرگ آنتن که می‌تواند قیمت تمام شده آنان را افزایش دهد هستند.

در حال حاضر استفاده از باند HF بسیار متداول است. با توجه به پیشرفت‌های اخیر در فناوری ساخت تراشه‌ها، قیمت تگ‌های UHF قابل رقابت با تگ‌های HF شده است. تگ‌های RFID میکروویو مشابه تگ‌های UHF می‌باشند با این تفاوت که می‌توان آنان را کوچک‌تر و با قیمت کمتری تولید کرد.