Trong hình 2.11 là sơ đồ nguyên lý của một hệ thống sử dụng công nghệ RFID. Một thiết bị hay một hệ thống RFID được cấu tạo bởi hai thành phần chính là thiết bị đọc (READER) và thiết bị phát mã RFID có gắn chip hay còn gọi là
TAG. READER được gắn antenna để thu - phát sóng điện từ, TAG được gắn với vật cần nhận dạng, mỗi TAG chứa một mã số nhất định và không trùng lặp nhau.
Hình 2.11 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống RFID
Antenna: Có nhiệm vụ nhận và truyền dữ liệu với reader, ngoài ra nó còn nhận năng lượng để kích hoạt thẻ thụ động. Thông thường các thành phần này được in bằng mực đồng hoặc được cho vào một thẻ plastic nhỏ.Có nhiều dạng antenna, nhất là UHF, chiều dài của antenna tương ứng với phạm vi đọc của thẻ. Antenna càng lớn thì phạm vi đọc càng lớn. Những điểm kết nối giữa antenna và vi mạch của thẻ là những điểm kết nối yếu nhất của thẻ. Nếu có bất kỳ một điểm
kết nối nào bị hỏng thì hiệu suất của thẻ sẽ bị giảm đáng kể hoặc thậm chí thẻ [4]. Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ trong các lĩnh
vực thông tin, nhận dạng, rađa điều khiển v.v…cũng đòi hỏi anten không chỉ đơn thuần làm nhiệm vụ bức xạ hay thu sóng điện từ mà còn tham gia vào quá trình gia công tín hiệu. Trong trường hợp tổng quát, anten cần được hiểu là một tổ hợp bao gồm nhiều hệ thống; trong đó chủ yếu nhất là hệ thống bức xạ hoặc cảm thụ sóng, bao gồm các phần tử anten (dùng để thu hoặc phát), hệ thống cung cấp tín hiệu đảm bảo việc phân phối năng lượng cho các phần tử bức xạ với các yêu cầu khác nhau (trường hợp anten phát), hoặc hệ thống gia công tín hiệu (trường hợp anten thu). Sơ đồ chung của hệ thống vô tuyến điện cùng với .Thiết bị ăng ten như sau [4].
Hình 2.12 Cấu trúc chung cho hệ thống RFID
Thông thường, các yêu cầu đối với anten của hệ RFID với các chip vi xử lý cho trước có thể được tổng hợp lại như sau:
- Phối hợp trở kháng tối ưu khi nhận các tín hiệu lớn nhất từ đầu đọc để cấp nguồn cho chip vi xử lý.
- Đủ nhỏ để có thể gắn vào bất kỳ đối tượng cần nhận dạng nào.
- Không bị ảnh hưởng bởi chất liệu của đối tượng cần nhận dạng nhằm bảo toàn hiệu suất.
- Có biểu đồ bức xạ theo yêu cầu (đẳng hướng, định hướng hay hình bán cầu). - Có cấu trúc cơ học chắc chắn và bền
- Chi phí về chất liệu cũng như sản xuất thấp
Dưới các điều kiện khác nhau cho các ứng dụng RFID khác nhau, một số các khía cạnh sau đây cần phải xem xét khi thiết kế anten tag cho RFID:
Băng tần: Loại anten sử dụng thì phụ thuộc hoàn toàn vào tần số hoạt động. Trong các ứng dụng RFID LF và HF, các anten cuộn xoắn được sử dụng phổ biến nhất để thu nhận tín hiệu từ đầu đọc bằng cách ghép cảm ứng. Ở các tần số UHF và MWF, các anten dipole, anten khe và các anten mạch dải được sử dụng rộng rãi.
Kích thước: Yêu cầu về kích thước của thẻ phải nhỏ sao cho chúng có thể gắn được vào bất kỳ một đối tượng cần nhận dạng nào (hộp các-tông, thẻ hành lý hàng không, thẻ ID hay nhãn in…). Yêu cầu về kích thước là một trong những thách thức khi thiết kế anten thẻ cho RFID. Kích thước nhỏ thì sẽ giới hạn khả năng ghép cảm ứng của anten vòng đặc biệt tại các tần số LF và HF, và kế cả hiệu suất của anten tại các tần số UHF và MWF cũng thấp. Và như vậy thì đương nhiên khoảng đọc của RFID cũng sẽ giảm đi đáng kể [11].
Biểu đồ bức xạ: Một số ứng dụng yêu cầu anten tag có những biểu đồ bức xạ xác định như là đẳng hướng, định hướng hay hình bán cầu.
Độ nhạy với đối tượng: Hoạt động của thẻ sẽ bị thay đổi khi nó được gắn trên một đối tượng cần nhận dạng (hộp các-tông) mà trong đó lại chứa các chất liệu gây tổn hao lớn như là chai nhựa chứa nước hoặc dầu hay các thùng kim loại. Do đó anten sẽ phải được điều chỉnh tới hoạt động tối ưu trên từng đối tượng cụ thể hoặc sẽ phải được thiết kế sao cho nó ít bị ảnh hưởng đối với các loại đối tượng kể trên nhất khi nó được đính kèm vào.
Chi phí: Thẻ RFID cần phải có chi phí càng thấp càng tốt đối với các ứng dụng cần nhiều thẻ. Điều này cũng có nghĩa là cấu trúc cũng như chất liệu lựa chọn làm anten sẽ bị hạn chế, kể cả chip vi xử lý. Các chất liệu được sử dụng làm anten là dải dẫn điện và chất điện môi. Chất điện môi bao gồm poliexte dẻo, mềm đối với LF và HF và các đế bo mạch in cứng như là FR4 cho các ứng dụng ở UHF và MWF.
Độ tin cậy: Thẻ RFID phải là một thiết bị tin cậy, có khả năng thích nghi với các điều kiện của môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, và các tác động khác nhau khi gán nhãn, in và dát mỏng.
Trong hệ thống RFID, khoảng đọc bị giới hạn bởi khoảng cách lớn nhất mà tại đó thẻ vẫn có thể nhận được đủ năng lượng để hoạt động và phản hồi trở lại cho đầu đọc, và khoảng cách lớn nhất mà tại đó đầu đọc vẫn có thể thu được tín hiệu này của thẻ. Khoảng đọc của một hệ thống RFID thì nhỏ hơn so với cả hai
khoảng cách này. Về cơ bản, độ nhạy của đầu đọc là đủ cao, do đó khoảng đọc được xác định bằng khoảng cách từ thẻ tới đầu đọc [11].
Đầu đọc sẽ phát đi một tín hiệu RF liên tục chứa nguồn dòng xoay chiều và tín hiệu đồng hồ tới thẻ ở tần số sóng mang mà đầu đọc đang sử dụng. Điện áp RF cảm ứng trên anten thẻ được biến đổi thành dòng trực tiếp và cấp nguồn cho vi xử lý. Vi xử lý thường cần khoảng 1.2V từ tín hiệu của đầu đọc. Sau đó vi xử lý sẽ gửi lại thông tin cho đầu đọc bằng cách biến đổi trở kháng đầu vào RF phức. Trở kháng thường được thay đổi giữa hai trạng thái khác nhau (phối hợp và không phối hợp) để điều chế tín hiệu tán xạ trở lại. Khi nhận được tín hiệu điều chế này, đầu đọc sẽ giải mã và nhận thông tin của thẻ[4].