Tra le tecnologie di comunicazione wireless, solo la relazione tra il dispositivo ricetrasmettitore wireless e l'antenna del sistema RFID è la più speciale. Nella famiglia RFID, antenne e RFID sono membri ugualmente importanti. 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 dall'antenna.
Una zebraantennaUn convertitore è un dispositivo che trasforma le onde guidate che si propagano su una linea di trasmissione in onde elettromagnetiche che si propagano in un mezzo illimitato (solitamente lo spazio libero), o viceversa. Un'antenna è un componente delle apparecchiature radio utilizzato per trasmettere o ricevere onde elettromagnetiche. La potenza del segnale a radiofrequenza emesso dal trasmettitore radio viene trasportata all'antenna attraverso il cavo di alimentazione e irradiata dall'antenna sotto forma di onde elettromagnetiche. Dopo che l'onda elettromagnetica raggiunge il punto di ricezione, viene captata dall'antenna (solo una piccola parte della potenza viene ricevuta) e inviata al ricevitore radio attraverso il cavo di alimentazione, come mostrato nella figura seguente.
Il principio di irradiazione delle onde elettromagnetiche dalle antenne RFID
Quando un filo percorso da corrente alternata emette onde elettromagnetiche, la cui intensità è correlata alla lunghezza e alla forma del filo stesso. Se la distanza tra i due fili è minima, il campo elettrico è confinato tra di essi, pertanto l'emissione è molto debole; quando i due fili sono più distanti, il campo elettrico si diffonde nello spazio circostante, amplificando l'emissione. Quando la lunghezza del filo è molto inferiore alla lunghezza d'onda dell'onda elettromagnetica emessa, l'emissione è molto debole; quando la lunghezza del filo è paragonabile alla lunghezza d'onda dell'onda elettromagnetica, la corrente che lo percorre aumenta notevolmente, generando un'emissione più intensa. Il filo rettilineo di cui sopra, in grado di produrre un'emissione significativa, viene solitamente chiamato oscillatore, che a sua volta funge da semplice antenna.
Quanto maggiore è la lunghezza d'onda delle onde elettromagnetiche, tanto maggiori sono le dimensioni dell'antenna. Inoltre, maggiore è la potenza da irradiare, tanto maggiori sono le dimensioni dell'antenna.
direzionalità dell'antenna RFID
Le onde elettromagnetiche irradiate da un'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 che rappresenta la relazione tra le caratteristiche di radiazione dell'antenna e le coordinate spaziali costituisce il diagramma di radiazione. Analizzando il diagramma di radiazione è possibile analizzare le caratteristiche di radiazione dell'antenna, ovvero la sua capacità di trasmettere (o ricevere) onde elettromagnetiche in tutte le direzioni nello 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 variarne 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 la potenza in ingresso in modo concentrato. Dal punto di vista del diagramma di radiazione, più stretto è il lobo principale, più piccoli sono i lobi laterali 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. Aumentare il guadagno può incrementare la copertura della rete in una determinata direzione o aumentare il margine di guadagno entro un certo raggio. A parità di condizioni, maggiore è il guadagno, maggiore è la distanza di propagazione dell'onda radio.
Classificazione delle antenne RFID
Antenna a dipolo: detta anche antenna a dipolo simmetrico, è costituita da due fili rettilinei dello stesso spessore e lunghezza disposti in linea retta. Il segnale viene immesso dai due estremi centrali e si genera una determinata 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. Solitamente è costituita da fili avvolti in strutture circolari o rettangolari per consentire la ricezione e la trasmissione di segnali elettromagnetici.
Antenna RF a induzione: Le antenne RF a induzione vengono generalmente utilizzate per la comunicazione tra lettori RFID e tag RFID. L'accoppiamento avviene 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 a patch microstrip: si tratta generalmente di un sottile strato di patch metallica applicato al piano di massa. Le antenne a patch microstrip sono leggere, di piccole dimensioni e sottili. La linea di alimentazione e la rete di adattamento possono essere prodotte contemporaneamente all'antenna e sono strettamente correlate al sistema di comunicazione. I circuiti stampati sono integrati e le patch possono essere realizzate mediante processi di fotolitografia, che risultano economici e facili da produrre in serie.
Antenna Yagi: è un'antenna direzionale composta da due o più dipoli a mezza onda. Viene spesso utilizzata per potenziare il segnale o per effettuare comunicazioni wireless direzionali.
Antenna a cavità posteriore: si tratta di un'antenna in cui l'antenna e il cavo di alimentazione sono alloggiati nella stessa cavità posteriore. Sono comunemente utilizzate nei sistemi RFID ad alta frequenza e possono fornire una buona qualità e stabilità del segnale.
Antenna lineare a microstriscia: si tratta di un'antenna miniaturizzata e sottile, solitamente utilizzata in dispositivi di piccole dimensioni come telefoni cellulari e tag RFID. È realizzata con linee a microstriscia che offrono buone prestazioni in dimensioni ridotte.
Antenna a spiraleAntenna in grado di ricevere e trasmettere onde elettromagnetiche a polarizzazione circolare. Solitamente è realizzata in filo metallico o lamiera e presenta una o più strutture a spirale.
Esistono molti tipi di antenne per diverse situazioni, come diverse frequenze, scopi, occasioni e requisiti. Ogni tipo di antenna ha caratteristiche uniche e scenari di applicazione specifici. Quando si sceglie un'antenna RFID adatta, è necessario basarsi sui requisiti specifici dell'applicazione e sulle condizioni ambientali.
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Data di pubblicazione: 15 maggio 2024
