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.
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
Chương 4 – Cơ sở lý thuyết về anten trong RFID GVHD: Thạc sĩ Hoàng Mạnh Hà ứng trên anten thẻđược 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.
Xem xét hệ thống RFID dưới đây:
Hình 4.3 - Cơ chế hoạt động truyền năng lượng và thông tin cho các hệ thống truyền năng lượng trường xa.
Hướng cấp nguồn (từ đầu đọc tới thẻ)
Trong đó công suất đầu ra của đầu đọc là PReader-tx, độ tăng ích của anten đầu đọc là GReader-ant, khoảng cách giữa anten đầu đọc và anten thẻ là R, độ tăng ích của anten thẻ là GTag-ant. Theo công thức truyền sóng trong không gian tự do của Friis, công suất nhận được tại anten thẻ sẽ là:
Trong đó λ là bước sóng trong không gian tự do tại tần số hoạt động và χ là hệ số phân cực giữa anten đầu đọc và anten thẻ. Nếu hai anten phân cực hoàn toàn giống nhau, thì χ sẽ bằng 1 (0dB). Đối với hầu hết các hệ thống RFID trường xa, anten đầu đọc thường phân cực tròn trong khi anten thẻ lại phân cực tuyến tính, do đó χ sẽ rơi vào khoảng 0.5 (-3dB).
Phần công suất thu được bởi anten thẻ sẽđược đưa tới cấp nguồn cho chip vi xử lý, nó sẽ bằng:
Chương 4 – Cơ sở lý thuyết về anten trong RFID GVHD: Thạc sĩ Hoàng Mạnh Hà Trong đó PTag-chip là công suất cấp nguồn cho chip, τ là hệ số truyền công suất được quyết định bởi sự phối hợp trở kháng giữa anten thẻ và chip vi xử lý.
Khoảng đọc sẽ lớn nhất đối với đường cấp nguồn radio là khi PTag-chip bằng với công suất ngưỡng của chip vi xử lý PTag-threshold, là công suất ngưỡng tối thiểu đủ để cấp nguồn cho vi xử lý hoạt động. Ta có khoảng cách cấp nguồn RlinkpowerR:
Trongđó:
Hướng tán xạ trở lại (từ thẻ tới đầu đọc)
Hướng phản hồi thông tin từ thẻ trở lại đầu đọc này chủ yếu phụ thuộc vào độ lớn trường tán xạ trở lại của thẻ. Dựa trên một công thức monostatic radar (ra-đa sử dụng chung một anten cho cả thu lẫn phát), lượng công suất điều chế thu được tại đầu đọc sẽ là:
Trong đó σ là mặt cắt radar (RCS) của thẻ RFID.
Khi công suất thu được bằng với độ nhạy của đầu đọc PReader-threshold, thì khoảng cách lớn nhất của hướng phản hồi sẽ là:
Hay:
Chương 4 – Cơ sở lý thuyết về anten trong RFID GVHD: Thạc sĩ Hoàng Mạnh Hà Ta thấy rằng khoảng đọc được quyết định bởi công suất đầu ra của đầu đọc PReader-tx, độ tăng ích của anten đầu đọc GReader-ant, độ tăng ích của anten thẻ GTag-ant, hệ số phân cực χ, hệ số truyền công suất của thẻτ, RCS của thẻσ, công suất ngưỡng của chip vi xử lý PTag-threshold, độ nhạy máy thu của đầu thu PReader-threshold. Hai thông số sau cùng thì đã mặc định đối với đầu đọc và chip vi xử lý. Các thông số còn lại có thể được tối ưu hoá đểđạt được khoảng đọc xa hơn.