Perché l'RFID a bassa frequenza ha un intervallo di lettura breve?

Se voglio ottenere la lunghezza d'onda di un'onda radio, devo dividere la velocità della luce per la frequenza? Quindi avere un RFID a 125 kHz significa una lunghezza d'onda stimata di 2 km?

Se la sua lunghezza d'onda è lunga 2 km, perché questo RFID a bassa frequenza ha un intervallo di lettura breve?

Perché RFID non funziona in base alla propagazione delle onde. Pertanto, in realtà non è un sistema radio (nonostante lavori a "RF" = Frequenza radio).

Pensa a un tag RFID più come al lato secondario di un trasformatore air-core, in cui le informazioni vengono trasmesse dal tag cambiando la quantità di energia che consuma dal lato primario del trasformatore o caricando un accumulatore di energia (condensatore), e quindi scambiando il ruolo di lato secondario e primario del trasformatore.

Poiché non stiamo parlando di un'onda che si propaga lontano dall'antenna, ma di una bobina che si accoppia in un campo magnetico, il decadimento in potenza è persino peggiore della distanza² per perdita di spazio libero e dopo un paio di cm, praticamente nessun effetto di il tag sul lettore può essere fatto.

Stai confondendo le comunicazioni radio attraverso l'aria con induttori accoppiati.

Per comunicare attraverso l'aria usando un vettore da 125 kHz, occorrerebbe un'antenna di circa 1/4 lambda, lunga circa 600 metri, per trasmettere efficacemente quei 125 kHz.

Ovviamente RFID non funziona in questo modo.

L'RFID utilizza induttori accoppiati, il che significa che ci sono due bobine (opzionalmente con un materiale magnetico nel suo nucleo) che si accoppiano magneticamente.

Perché questo accoppiamento sia efficace, la distanza può essere solo di pochi centimetri.

$r^3$$r^2$ (se ricordo bene).

Hai calcolato la lunghezza d'onda, quindi puoi vedere quanto è piccola l'antenna come una frazione della lunghezza d'onda.

Con antenne più grandi, forse pochi metri e potenze di trasmissione più elevate, è possibile ottenere distanze di centinaia di metri utilizzando comunicazioni in campo vicino. Questo è usato per esempio in grotta-radio - dal momento che il campo vicino fa roccia penetrare ragionevolmente bene.

Sono un po 'sorpreso che non sia stata ancora data la risposta corretta. Sì, è importante capire che l'RFID funziona effettivamente attraverso il cambiamento dei campi magnetici e che i campi magnetici diminuiscono$r^3$.

Tuttavia, il motivo per cui la bassa frequenza (ad es. 125kHz) funziona a una distanza inferiore rispetto all'alta frequenza (> 1Mhz) è dovuto alla legge di Faraday:

$V_{emf} = -N\frac{d\Phi}{dt} = -NA\frac{dB}{dt}$

Dove N è il numero di loop nella bobina dell'induttore, $\Phi$ è flusso magnetico, $B$ è la densità del flusso magnetico (cioè intensità del campo magnetico) e $A$è l'area del loop della bobina. Pertanto, per fisso$N$ e $A$, la tensione generata per il recupero del segnale / l'alimentazione del circuito è direttamente proporzionale alla velocità con cui il campo magnetico sta cambiando, ovvero la frequenza.

Ad esempio, un segnale da 1 MHz genererebbe 8 volte la tensione ricevuta come segnale da 125 kHz alla stessa distanza. Combinando questo con il$r^3$ decadimento di $B$ significa che il segnale 1MHz potrebbe generare la stessa tensione di un segnale 125kHz a una distanza doppia.

Nota: questo ignora la capacità parassita degli induttori, che entra in gioco anche a frequenze più alte.

L'RFID a bassa frequenza come altri hanno affermato si basa sul vettore magnetico e non sul vettore elettrico della radiazione EM emessa dalla bobina. L'energia magnetica cade con il cubo della distanza. L'energia che può essere trasmessa è limitata dall'autorità di regolamentazione. I tag stessi hanno due tipi passivi e attivi. I tag passivi come suggerisce il nome raccolgono energia dal campo ricevuto, e si alimentano da quel campo, quindi modulano la bobina del ricevitore. Il segnale emesso dal tag poi cade anche secondo la legge del cubo e deve essere recuperato dall'antenna trasmittente in un circuito separato a quello che trasmette l'energia per alimentare il tag. Sia nel tag che nel lettore c'è generalmente una bobina di trasmissione e ricezione.