Inleiding
RFID of Radio Frequency Identification-technologie is een van de toonaangevende technologieën in de draadloze communicatie- en IoT-industrie. Dit artikel wil een kort inzicht geven in het werkingsprincipe van RFID-antennes die kunnen worden beschouwd als de meest essentiële component in een RFID-systeem. Eerst wordt een korte inleiding tot een RFID-systeem gegeven om een RFID-systeem te begrijpen. Vervolgens wordt een korte toelichting gegeven over RFID-antennes met verschillende soorten RFID-antennes en hoe ze werken. Bovendien worden verschillende toepassingen van RFID-antennes en hun voor- en nadelen besproken. Tot slot worden ook toekomstige trends op het gebied van RFID-antennes besproken. Dit artikel zal dienen als een beknopte referentie voor het bepalen van de beste RFID-antenne voor jouw toepassing.
RFID-technologie begrijpen
Eerst zullen we de details van RFID-technologie onderzoeken. Radiofrequentietechnologie is een van de oudste methoden van draadloze communicatie in het moderne tijdperk. Het is echter nog steeds een van de prominente technologieën in moderne draadloze communicatie. RFID verwijst naar het gebruik van radiofrequentie voor nabije communicatie. Een typisch RFID-systeem bestaat uit een lezer en een tag. De RFID-lezer is verantwoordelijk voor het lezen van berichten via de tag. Naast de lezer en de tag is de RFID-antenne een ander essentieel en kritisch onderdeel dat verantwoordelijk is voor het verzenden en ontvangen van radiofrequentie-informatie. In een RFID-systeem slaat een tag de informatie op die moet worden verzonden naar de lezer. De lezer is verantwoordelijk voor het ontvangen van alle informatie die wordt verzonden door een gebruiker of een identificator.
Wat is een RFID-antenne?
RFID-antennes zijn verantwoordelijk voor het omzetten van het RFID-gebruikerssignaal in een RF-signaal en het ontvangen en weer omzetten ervan in een RFID-gebruikerssignaal. In sommige toepassingen worden RFID-antennes echter ook gebruikt als alternatief voor RFID-lezers. Maar in tegenstelling tot lezers zijn RFID-antennes passieve apparaten die een extra stroombron nodig hebben wanneer er geen lezer in het RFID-systeem aanwezig is.
Er zijn verschillende soorten RFID-antennes, afhankelijk van vele aspecten. Enkele van de meest prominente soorten RFID-antennes zijn,
- Actieve RFID-antenne: Deze antennes zijn uitgerust met een lezer die stroom levert voor de werking van het antenne-element.
- Passieve RFID-antenne: Deze antennes werken door het vermogen van het uitgezonden signaal te oogsten. Dit vermogen wordt gegenereerd door de EM-veldeffecten die in de buurt van de antenne ontstaan.
Naast deze twee soorten antennes bestaan er ook semi-passieve RFID-antennes die gebruik maken van een extra stroombron.
Naast deze classificatie van RFID-antennes worden ze ook als volgt gecategoriseerd,
- Paneelantennes - Deze antennes zijn de meest gebruikte RFID-antennes. Ze worden gebruikt in toepassingen zoals het volgen van goederen en het beheer van de toeleveringsketen.
- Portaalantennes - Deze portaalantennes bieden een gateway zodat de gegevens van de RFID-tag kunnen worden verzameld terwijl de tag door de gateway beweegt. Deze antennes worden gebruikt bij inventariscontroles, documentcontroles en retourzendingen.
- Plankantennes - Deze antennes zijn ontworpen om RFID-tags te lezen die bovenop of recht erboven zijn gemonteerd. Deze antennes worden veel gebruikt in supermarkten en andere winkels.
- Grondantennes - Deze antennes worden op de grond geplaatst, waar de op de RFID-tag gemonteerde persoon/apparatuur overheen kan worden gedragen voor het verzenden van gegevens. Deze antennes worden gebruikt in toepassingen zoals het volgen van goederen in magazijnen en controlesystemen voor bezoekers.
- Desktopantennes - Dit is de naam voor een breed scala aan RFID-antennes die werken op korte afstanden van ongeveer 3 tot 5 inch. Deze antennes worden gebruikt in bibliotheekcontrolesystemen, documentatiesystemen en kassasystemen.
Naast deze antenneclassificaties worden RFID-antennes ook gecategoriseerd op basis van het werkfrequentiebereik, zoals UHF, VHF en microgolf.
Een laatste type RFID-antenneclassificatie omvat de classificatie van RFID-antennes op basis van hun polarisatie en werkingsbereik. Deze antennes zijn als volgt:
- Lineair gepolariseerde RFID-antennes: Deze antennes bieden een lineair gepolariseerde dekking en hebben een aanzienlijk leesbereik. Deze antennes zijn meestal geschikt voor toepassingen met doelen die stationair zijn.
- Circulair gepolariseerde RFID-antennes: Deze antennes bieden een circulair gepolariseerde dekking met een minimaal leesbereik. Deze antennes zijn ideaal voor toepassingen met bewegende doelen.
- Nabijveldantennes: Deze antennes hebben een sterk magnetisch veld op de golflengte van de werkfrequentie.
- Verre veld antennes: Deze antennes hebben een sterk magnetisch veld in het verre veld en zijn geschikt voor stationaire langeafstandsdoelen.
Hoe werken RFID-antennes?
RFID-antennes zijn de belangrijkste elementen in een RFID-systeem die RF-signalen verzenden en ontvangen. In sommige systemen vervangen RFID-antennes echter de ontvangers (RFID-lezers) en fungeren ze als passieve elementen. In eerste instantie zendt de RFID-antenne radiosignalen uit, deze signalen creëren een elektromagnetisch veld in de buurt van de antenne. Wanneer vervolgens een RFID-tag dit elektromagnetische veld binnengaat, ontvangt de antenne op de RFID-tag het signaal dat wordt uitgezonden door de oorspronkelijke antenne. Ook stuurt de tag via de antennes een unieke identificatiecode naar de lezer, die vervolgens door de ontvanger wordt geverifieerd. Ten slotte wordt er communicatie tot stand gebracht tussen de lezer en de tag.
Ontwerp en kenmerken van RFID-antennes
De belangrijkste kenmerken van RFID-antennes zijn als volgt:
- Frequentie van de bediening: Dit hangt af van het doel en de informatie die moet worden verzonden. Afhankelijk van het frequentiebereik kunnen RFID-antennes UHF, VHF, HF en microgolfantennes zijn.
- Werkingsbereik: RFID-antennes kunnen worden ontworpen voor een sterk magnetisch veld in het nabije of verre veld. Bovendien hangt het verwachte werkingsbereik af van de aard van de gebruikerstoepassing.
- Aard van de doelen: Een andere kritieke factor bij het kiezen van de juiste RFID-antenne is de aard van het doelwit (RFID-tag) dat betrokken is bij de toepassing. Afhankelijk van de dynamiek, de grootte en het materiaal van het doel kan de RFID-antenne veranderen.
- Polarisatie en richtingsgevoeligheid: Deze factor zorgt voor richtingsversterking in overeenstemming met de toepassing van de gebruiker.
RFID-antennes zijn er in verschillende vormfactoren, die op hun beurt afhankelijk zijn van het gebruikte type RFID-antenne en de aard van de toepassing. RFID-antennes op de grond kunnen bijvoorbeeld zo groot zijn als een deur, terwijl RFID-antennes op een bureau worden geïntegreerd in POS-machines in winkels.
Toepassingen van RFID-antennes
Verschillende soorten RFID-antennes worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen, waaronder enkele prominente toepassingen:
- Voorraadbeheer
- Logistiek en tracking voor de toeleveringsketen: Dit is een trending applicatie voor het traceren van vloten die in bedrijf zijn
- Toegangscontrole en beveiliging: Aanwezigheidsmarkeringssystemen en bibliotheekcontrolesystemen zijn enkele voorbeelden
- Activa volgen
- Milieu- en magazijnbewakingssystemen
Voordelen en beperkingen van RFID-antennes
Enkele voordelen van RFID-antennes zijn:
- Kleine vormfactor voor eenvoudige integratie in dagelijkse taken. Bijvoorbeeld POS-machines.
- Nauwkeurigheid van informatieverzameling. RFID-antennes kunnen alleen informatie ontvangen van bekende identificatoren.
- Efficiënte werking.
RFID-antennes hebben echter ook een aantal beperkingen. Enkele van de meest prominente beperkingen zijn:
- Interferentie: De meeste RFID-antennes zijn gevoelig voor interferentie door hun structuur en de aard van hun werking.
- Productiekosten: Vergeleken met microstripantennes zijn de meeste RFID-antennes duur om te produceren.
Toekomstige trends in RFID-antennetechnologie
RFID-antennes worden nu populair in IoT-apparaten voor verschillende toepassingen zoals het volgen van activa, wagenparkbeheer en het bewaken van de toestand van het milieu. Bovendien worden ze ook op grote schaal toegepast in de auto- en beveiligingsindustrie om robuustere systemen te bouwen op basis van RFID-technologie.
Conclusie
We hebben het werkingsprincipe en de verschillende soorten RFID-antennes besproken. Bovendien hebben we een aantal prominente toepassingen van verschillende soorten RFID-antennes beschreven. Verder schetsten we kort enkele voordelen en beperkingen van RFID-antennes, samen met een kort inzicht in de toekomst van RFID-antennes.