Tra le tecnologie di comunicazione wireless, solo la relazione tra il dispositivo transceiver wireless e l'antenna del sistema RFID è la più speciale. Nella famiglia RFID, antenne e RFID sono membri di pari importanza. RFID e antenne sono interdipendenti e inseparabili. Che si tratti di un lettore RFID o di un tag RFID, che si tratti di tecnologia RFID ad alta frequenza o di tecnologia RFID ad altissima frequenza, è inseparabile daantenna.
Un RFIDantennaè un convertitore che converte le onde guidate che si propagano su una linea di trasmissione in onde elettromagnetiche che si propagano in un mezzo illimitato (solitamente spazio libero), o viceversa. Un'antenna è un componente di un'apparecchiatura radio utilizzata per trasmettere o ricevere onde elettromagnetiche. La potenza del segnale a radiofrequenza in uscita dal trasmettitore radio viene trasportata all'antenna tramite l'alimentatore (cavo) e irradiata dall'antenna sotto forma di onde elettromagnetiche. Una volta che l'onda elettromagnetica raggiunge la posizione di ricezione, viene ricevuta dall'antenna (solo una piccola parte della potenza viene ricevuta) e inviata al ricevitore radio tramite l'alimentatore, come mostrato nella figura seguente.
Il principio di irradiazione delle onde elettromagnetiche dalle antenne RFID
Quando un filo è percorso da corrente alternata, irradia onde elettromagnetiche, la cui capacità di irradiazione è correlata alla lunghezza e alla forma del filo. Se la distanza tra i due fili è molto ravvicinata, il campo elettrico è limitato tra i due fili, quindi la radiazione è molto debole; quando i due fili sono distanziati, il campo elettrico si diffonde nello spazio circostante, quindi la radiazione è più intensa. Quando la lunghezza del filo è molto inferiore alla lunghezza d'onda dell'onda elettromagnetica irradiata, la radiazione è molto debole; quando la lunghezza del filo è paragonabile alla lunghezza d'onda dell'onda elettromagnetica irradiata, la corrente che attraversa il filo aumenta notevolmente, formando una radiazione più intensa. Il filo rettilineo sopra menzionato, in grado di produrre radiazioni significative, è solitamente chiamato oscillatore, e l'oscillatore è una semplice antenna.
Maggiore è la lunghezza d'onda delle onde elettromagnetiche, maggiore è la dimensione dell'antenna. Maggiore è la potenza da irradiare, maggiore è la dimensione dell'antenna.
Direttività dell'antenna RFID
Le onde elettromagnetiche irradiate dall'antenna sono direzionali. All'estremità trasmittente dell'antenna, la direttività si riferisce alla capacità dell'antenna di irradiare onde elettromagnetiche in una determinata direzione. All'estremità ricevente, indica la capacità dell'antenna di ricevere onde elettromagnetiche da diverse direzioni. Il grafico funzionale tra le caratteristiche di radiazione dell'antenna e le coordinate spaziali è il diagramma di radiazione dell'antenna. Analizzando il diagramma di radiazione dell'antenna è possibile analizzare le caratteristiche di radiazione dell'antenna, ovvero la capacità dell'antenna di trasmettere (o ricevere) onde elettromagnetiche in tutte le direzioni dello spazio. La direttività dell'antenna è solitamente rappresentata da curve sul piano verticale e sul piano orizzontale che rappresentano la potenza delle onde elettromagnetiche irradiate (o ricevute) in diverse direzioni.
Apportando opportune modifiche alla struttura interna dell'antenna, è possibile modificarne la direttività, ottenendo così diversi tipi di antenne con caratteristiche differenti.
Guadagno dell'antenna RFID
Il guadagno di un'antenna descrive quantitativamente il grado in cui un'antenna irradia potenza in ingresso in modo concentrato. Dal punto di vista del diagramma di propagazione, più stretto è il lobo principale, più piccolo è il lobo laterale e maggiore è il guadagno. In ingegneria, il guadagno di un'antenna viene utilizzato per misurare la capacità di un'antenna di inviare e ricevere segnali in una direzione specifica. Aumentando il guadagno è possibile aumentare la copertura della rete in una determinata direzione o aumentare il margine di guadagno entro un certo intervallo. Nelle stesse condizioni, maggiore è il guadagno, maggiore è la distanza di propagazione dell'onda radio.
Classificazione delle antenne RFID
Antenna dipolo: detta anche antenna dipolo simmetrica, è costituita da due fili rettilinei dello stesso spessore e lunghezza disposti in linea retta. Il segnale viene immesso dalle due estremità centrali e si genera una certa distribuzione di corrente sui due bracci del dipolo. Questa distribuzione di corrente eccita un campo elettromagnetico nello spazio circostante l'antenna.
Antenna a bobina: è una delle antenne più utilizzate nei sistemi RFID. Di solito sono costituite da fili avvolti in strutture circolari o rettangolari per consentire la ricezione e la trasmissione di segnali elettromagnetici.
Antenna RF ad accoppiamento induttivo: le antenne RF ad accoppiamento induttivo vengono solitamente utilizzate per la comunicazione tra lettori RFID e tag RFID. Si accoppiano tramite un campo magnetico condiviso. Queste antenne hanno solitamente una forma a spirale per creare un campo magnetico condiviso tra il lettore RFID e il tag RFID.
Antenna patch a microstrip: solitamente è costituita da un sottile strato di patch metallico fissato al piano di massa. L'antenna patch a microstrip è leggera, di piccole dimensioni e di sezione sottile. L'alimentatore e la rete di adattamento possono essere prodotti contemporaneamente all'antenna e sono strettamente correlati al sistema di comunicazione. I circuiti stampati sono integrati e le patch possono essere prodotte utilizzando processi di fotolitografia, economici e facili da produrre in serie.
Antenna Yagi: antenna direzionale composta da due o più dipoli a semionda. Viene spesso utilizzata per aumentare la potenza del segnale o per condurre comunicazioni wireless direzionali.
Antenna con cavità posteriore: si tratta di un'antenna in cui l'antenna e l'alimentatore sono posizionati nella stessa cavità posteriore. Sono comunemente utilizzate nei sistemi RFID ad alta frequenza e possono fornire un'ottima qualità e stabilità del segnale.
Antenna lineare a microstrip: si tratta di un'antenna miniaturizzata e sottile, solitamente utilizzata in dispositivi di piccole dimensioni come dispositivi mobili e tag RFID. Sono costruite con linee a microstrip che offrono buone prestazioni in dimensioni ridotte.
Antenna a spirale: Un'antenna in grado di ricevere e trasmettere onde elettromagnetiche polarizzate circolarmente. Sono solitamente realizzate in filo metallico o lamiera e presentano una o più strutture a spirale.
Esistono molti tipi di antenne, adatte a diverse situazioni, come frequenze, scopi, occasioni e requisiti. Ogni tipo di antenna ha caratteristiche e scenari di applicazione unici. Nella scelta dell'antenna RFID più adatta, è necessario considerare i requisiti applicativi effettivi e le condizioni ambientali.
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Data di pubblicazione: 15 maggio 2024
