Tải Khóa luận Phân tích ANTEN cho thẻ RFID trường xa
MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, các hệ thống nhận dạng tự động (Auto Identification) ngày càng phát triển mạnh mẽ và được ứng dụng trong rất nhiều các lĩnh vực. Nhưng phát triển phát triển nhất hiện nay chính là công nghệ nhận dạng tự động sử dụng tần số sóng radio, đó chính là công nghệ RFID (Radio Frequency Identification). Cùng với sự phát triển của công nghệ sản xuất chip và công nghệ không dây, hệ thống RFID ngày càng phát triển và hoàn thiện hơn về mọi mặt. Việc tìm hiểu, nghiên cứu công nghệ này giúp chúng ta tiếp cận và tiến đến làm chủ công nghệ, từ đó chúng ta có thể triển khai các ứng dụng trong thực tế.
Nội dung của khoá luận tập trung nghiên cứu về lý thuyết anten, hệ thống RFID và thử nghiệm thiết kế anten cho hệ thống này. Bằng lý thuyết và thực nghiệm, khoá luận đã thực hiện được những nội dung sau đây:
- Nghiên cứu lý thuyết về anten và anten mạch dải
- Tìm hiểu hệ thống RFID
- Tìm hiểu, phân tích nguyên lý hoạt động và các đặc trưng cơ bản của anten dùng cho RFID (trường xa).
- Mô phỏng, thiết kế anten mạch dải cấu trúc zíc zắc dùng cho RFID hoạt động ở dải tần 2.45GHZ
TÓM TẮT NỘI DUNG
Anten là bộ phận không thể thiếu trong các thiết bị thu phát, truyền tin. Nhất là với công nghệ kết nối không dây đang phát triển rất mạnh như hiện nay, anten đã có những thay đổi hết sức linh hoạt về phẩm chất, cấu trúc, kích thước nhằm thoả mãn tối đa nhu cầu của người sử dụng.
Trong khuôn khổ đề tài này, cùng với việc tìm hiểu lý thuyết kỹ thuật anten, hệ thống RFID (Radio Frequency Identification), em đã nghiên cứu và thiết kế được một anten mạch dải có cấu trúc zíc zắc dùng cho hệ thống RFID, hoạt động ở dải tần 2.45GHz. Quá trình mô phỏng có sự trợ giúp của phần mềm Ansoft Designer.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Phiến kim loại rất mỏng (nhỏ hơn nhiều bước sóng truyền trong không gian tự do λo), lớp điện môi có độ dày h (0.003λo ≤ h ≤ 0.05λo) và độ dài L trong khoảng λo/3 < L < λo/2.
Một số vật liệu điện môi sử dụng trong công nghệ mạch dải có hằng số điện môi εr từ 2.2 ÷ 12. Lớp điện môi dày với hằng số nhỏ hơn 2.2 sẽ tăng hiệu quả sử dụng của anten: dải tần rộng hơn, suy hao do bức xạ đường biên không đáng kể, nhưng kích thước anten sẽ lớn hơn. Ngược lại, lớp điện môi mỏng với hằng số điện môi lớn thích hợp với các mạch vi sóng bởi mạch này yêu cầu tối thiểu hoá bức xạ tại biên cũng như ảnh hưởng qua lại giữa các mối ghép, dẫn đến kích thước anten nhỏ hơn, nhưng hiệu suất thấp, suy hao lớn hơn và dải tần cũng hẹp hơn. Trong khi đó, anten mạch dải thường tích hợp với mạch vi sóng nên bắt buộc phải có sự thoả hiệp.
Hình 11: Anten mạch dải nhìn từ mặt bên
Phân tích anten mạch dải theo phương pháp đường truyền dẫn, một phần tử anten mạch dải chữ nhật có thể được mô tả tương đương với hai khe bức xạ song song có chiều dài mỗi khe là W và dặt cách nhau một khoảng L. Mỗi khe bức xạ được xem như một dipole từ.
Hình 12: Khe bức xạ Anten mạch dải
Các phần tử bức xạ dùng cấu trúc mạch dải thường có nhiều hình dạng khác nhau như: hình vuông, hình chữ nhật, dipole, hình tròn, elip, hình tam giác…các dạng này đều dễ chế tạo, có đặc tính bức xạ linh hoạt và độ phân cực chéo thấp.
Hình 13: Các dạng anten mạch ải điển hình
Mỗi phần tử anten mạch dải có thể sử dụng như một anten độc lập, hay chúng có thể kết hợp với nhau thành hệ anten. Phần tử bức xạ của anten mạch dải nằm ở phía trên của tấm kim loại (màn chắn dẫn điện) nên có thể dễ dàng kết hợp các phần tử anten với các mạch tích cực (mạch khuyếch đại, đổi tần…) hay các mạch xử lý tín hiệu nằm ở phía sau màn chắn để tạo ra hệ anten tích cực hay anten có xử lý tín hiệu.
Phần tử anten mạch dải có thể được tiếp điện bằng đường truyền mạch dải (được chế tạo theo công nghệ mạch in gắn liền với phiến kim loại), hay dung cáp đồng trục có đầu thăm nối với phiến kim loại còn vỏ cáp nối với màn chắn. Hình vẽ:
Đường vi dải Cáp đồng trục
Hình 14: Tiếp điện cho anten mạch dải
Ngày nay, anten mạch dải xuất hiện trong hầu hết các lĩnh cực, đặc biệt là trong lĩnh vực vũ trụ, hàng không, thông tin vệ tinh, các thiết bị thông tin và truyền thông. Đây là loại anten có kích thước nhỏ gọn, phù hợp với mọi loại hình dạng, đơn giản và rẻ tiền nhờ sử dụng công nghệ mạch in. Tuỳ theo cấu tạo khác nhau để có được sự linh hoạt về tần số cộng hưởng, độ phân cực, kiểu bức xạ, trở kháng làm việc…
Tuy nhiên, nhược điểm của loại anten này là công suất thấp, ảnh hưởng bức xạ nguồn nuôi và dải tần rất hẹp (một vài phần trăm). Ta có thể nâng hiệu suất bằng cách tăng độ dày lớp điện môi (khoảng 90% nếu không có sóng bề mặt) và dải tần có thể tăng 35%. Thực tế khi độ dày lớp điện môi tăng sẽ xuất hiện sóng bề mặt làm giảm công suất bức xạ, sóng bề mặt truyền trong lớp điện môi, tán xạ tại các góc và các gờ giới hạn bởi lớp điện môi và lớp đế, làm giảm đặc tính phân cực, phát xạ của anten. Sóng này có thể loại trừ mà vẫn giữ được dải tần rộng nếu sử dụng phương pháp hốc cộng hưởng.
CHƯƠNG 2
HỆ THỐNG RFID
2.1 Hệ thống RFID.
2.1.1 Hệ thống nhận dạng tự động (Auto Identification-Auto ID):
Trong vài năm gần đây, các hệ thống nhận dạng tự động ngày càng phát triển và trở nên khá phổ biến trong các ngành như công nghiệp dịch vụ, mua sắm, phân phối, quản lý và được sử dụng tại rất nhiều các cơ quan, nhà máy, bệnh viện và các tổ chức khác. Chúng cung cấp cho chúng ta các thông tin về con người, hàng hoá, động vật trong việc di chuyển. Ví dụ: mã vạch, thẻ từ, …và hệ thống RFID.
Mã
vạch
RFID
Thẻ thông minh
Quang
học
Giọng
nói
Hệ thống nhận dạng tự động
Sinh
học
Vân tay
Hình 15: Mô hình các hệ thống nhận dạng tự động
2.1.1.1 Hệ thống nhận dạng mã vạch (Barcode):
Hệ thống nhận dạng tự động bằng mã vạch đã đạt được nhiều thành công và được ứng dụng, phát triển mạnh mẽ nhất. Mã vạch là hệ thống mã nhị phân được tạo nên bởi các vạch và khoảng trống xắp xếp song song với nhau. Chúng được xắp xếp theo một quy ước định trước, các phần của mã vạch thay mặt cho dữ liệu cần mã hóa. Mã vạch có thể được đọc bởi đầu đọc laser thông qua sự phản xạ khác nhau của dòng laser đối với các vạch đen và khoảng trống màu trắng.
2.1.1.2 Hệ thống nhận dạng sinh học:
Hệ thống nhận dạng sinh học thường dùng để nhận dạng các sinh vật sống trong đó nhận dạng con người là chủ yếu. Trong hệ thống nhận dạng tự động, nhận dạng sinh học có độ chính xác khá cao qua việc so sánh các đặc điểm riêng của mỗi người. Trong thực tế, có rất nhiều các hệ thống nhận dạng sinh học như: nhận dạng vân tay, nhận dạng giọng nói và nhận dạng võng mạc.
2.1.1.3 Hệ thống nhận dạng thẻ thông minh (smart card):
Thẻ thông minh là thiết bị lưu trữ dữ liệu điện tử, có loại có thêm một chip để xử lý thông tin. Chúng thường được thiết kế trong một thẻ nhựa có kích thước như thẻ điện thoại. Để hoạt động, thẻ thông minh phải được đưa vào đầu đọc thẻ, thẻ được kết nối với đầu đọc thông qua các tiếp xúc điện. Thẻ được cung cấp năng lượng và xung đồng bộ bởi đầu đọc thông qua tiếp xúc điện đó. Dữ liệu truyền giữa đầu đọc và thẻ được truyền theo dạng nối tiếp hai chiều.
Qua đặc điểm của các hệ thống nhận dạng tự động trên, chúng ta có thể thấy rằng hầu hết các hệ thống nhận dạng tự động trên đều yêu cầu kết nối vật lý tiếp xúc với khoảng cách gần. Điều này gây rất nhiều bất tiện cho người sử dụng trong sử dụng hay quản lý. Với hệ thống RIFD, việc kết nối không dây giữa thiết bị mang thông tin và thiết bị đọc sẽ đem lại nhiều ứng dụng và tiện lợi hơn. Trong thực tế, chúng ta còn có thể truyền năng lượng từ đầu đọc cho thiết bị di động thông qua việc sử dụng công nghệ không dây này.
Hình 16: Mô hình công ty ứng dụng RFID
2.1.2 Khái niệm về hệ thống RFID.
Hệ thống nhận dạng tự động RFID cũng tương tự như hệ thống nhận dạng bằng thẻ thông minh trên. Nó cũng là thiết bị lưu trữ dữ liệu rất thuật tiện, có thể mang theo được, đó chính là thẻ RFID. Tuy nhiên, điểm khác biệt của hệ thống RFID đó chính là năng lượng cung cấp cho thẻ và việc truyền dữ liệu giữa đầu đọc và thẻ không phải thông qua các kết nối vật lý hay quang học mà thông qua điện trường do đầu đọc phát ra.
Hệ thống RFID lấy năng lượng từ trường điện từ của sóng radio, và nhận dạng dựa vào tần số sóng radio mang thông tin đó. Do những đặc tính ưu việt của công nghệ của hệ thống RFID so với các hệ thống nhận dạng tự động khác, hệ thống RFID ngày nay được ứng dụng trong rất nhiều các lĩnh vực và ngày càng phát triển.
Hình 16 cho thấy mô hình c...
Download miễn phí Khóa luận Phân tích ANTEN cho thẻ RFID trường xa
MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, các hệ thống nhận dạng tự động (Auto Identification) ngày càng phát triển mạnh mẽ và được ứng dụng trong rất nhiều các lĩnh vực. Nhưng phát triển phát triển nhất hiện nay chính là công nghệ nhận dạng tự động sử dụng tần số sóng radio, đó chính là công nghệ RFID (Radio Frequency Identification). Cùng với sự phát triển của công nghệ sản xuất chip và công nghệ không dây, hệ thống RFID ngày càng phát triển và hoàn thiện hơn về mọi mặt. Việc tìm hiểu, nghiên cứu công nghệ này giúp chúng ta tiếp cận và tiến đến làm chủ công nghệ, từ đó chúng ta có thể triển khai các ứng dụng trong thực tế.
Nội dung của khoá luận tập trung nghiên cứu về lý thuyết anten, hệ thống RFID và thử nghiệm thiết kế anten cho hệ thống này. Bằng lý thuyết và thực nghiệm, khoá luận đã thực hiện được những nội dung sau đây:
- Nghiên cứu lý thuyết về anten và anten mạch dải
- Tìm hiểu hệ thống RFID
- Tìm hiểu, phân tích nguyên lý hoạt động và các đặc trưng cơ bản của anten dùng cho RFID (trường xa).
- Mô phỏng, thiết kế anten mạch dải cấu trúc zíc zắc dùng cho RFID hoạt động ở dải tần 2.45GHZ
TÓM TẮT NỘI DUNG
Anten là bộ phận không thể thiếu trong các thiết bị thu phát, truyền tin. Nhất là với công nghệ kết nối không dây đang phát triển rất mạnh như hiện nay, anten đã có những thay đổi hết sức linh hoạt về phẩm chất, cấu trúc, kích thước nhằm thoả mãn tối đa nhu cầu của người sử dụng.
Trong khuôn khổ đề tài này, cùng với việc tìm hiểu lý thuyết kỹ thuật anten, hệ thống RFID (Radio Frequency Identification), em đã nghiên cứu và thiết kế được một anten mạch dải có cấu trúc zíc zắc dùng cho hệ thống RFID, hoạt động ở dải tần 2.45GHz. Quá trình mô phỏng có sự trợ giúp của phần mềm Ansoft Designer.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
đế điện môi h với hằng số điện môi .Phiến kim loại rất mỏng (nhỏ hơn nhiều bước sóng truyền trong không gian tự do λo), lớp điện môi có độ dày h (0.003λo ≤ h ≤ 0.05λo) và độ dài L trong khoảng λo/3 < L < λo/2.
Một số vật liệu điện môi sử dụng trong công nghệ mạch dải có hằng số điện môi εr từ 2.2 ÷ 12. Lớp điện môi dày với hằng số nhỏ hơn 2.2 sẽ tăng hiệu quả sử dụng của anten: dải tần rộng hơn, suy hao do bức xạ đường biên không đáng kể, nhưng kích thước anten sẽ lớn hơn. Ngược lại, lớp điện môi mỏng với hằng số điện môi lớn thích hợp với các mạch vi sóng bởi mạch này yêu cầu tối thiểu hoá bức xạ tại biên cũng như ảnh hưởng qua lại giữa các mối ghép, dẫn đến kích thước anten nhỏ hơn, nhưng hiệu suất thấp, suy hao lớn hơn và dải tần cũng hẹp hơn. Trong khi đó, anten mạch dải thường tích hợp với mạch vi sóng nên bắt buộc phải có sự thoả hiệp.
Hình 11: Anten mạch dải nhìn từ mặt bên
Phân tích anten mạch dải theo phương pháp đường truyền dẫn, một phần tử anten mạch dải chữ nhật có thể được mô tả tương đương với hai khe bức xạ song song có chiều dài mỗi khe là W và dặt cách nhau một khoảng L. Mỗi khe bức xạ được xem như một dipole từ.
Hình 12: Khe bức xạ Anten mạch dải
Các phần tử bức xạ dùng cấu trúc mạch dải thường có nhiều hình dạng khác nhau như: hình vuông, hình chữ nhật, dipole, hình tròn, elip, hình tam giác…các dạng này đều dễ chế tạo, có đặc tính bức xạ linh hoạt và độ phân cực chéo thấp.
Hình 13: Các dạng anten mạch ải điển hình
Mỗi phần tử anten mạch dải có thể sử dụng như một anten độc lập, hay chúng có thể kết hợp với nhau thành hệ anten. Phần tử bức xạ của anten mạch dải nằm ở phía trên của tấm kim loại (màn chắn dẫn điện) nên có thể dễ dàng kết hợp các phần tử anten với các mạch tích cực (mạch khuyếch đại, đổi tần…) hay các mạch xử lý tín hiệu nằm ở phía sau màn chắn để tạo ra hệ anten tích cực hay anten có xử lý tín hiệu.
Phần tử anten mạch dải có thể được tiếp điện bằng đường truyền mạch dải (được chế tạo theo công nghệ mạch in gắn liền với phiến kim loại), hay dung cáp đồng trục có đầu thăm nối với phiến kim loại còn vỏ cáp nối với màn chắn. Hình vẽ:
Đường vi dải Cáp đồng trục
Hình 14: Tiếp điện cho anten mạch dải
Ngày nay, anten mạch dải xuất hiện trong hầu hết các lĩnh cực, đặc biệt là trong lĩnh vực vũ trụ, hàng không, thông tin vệ tinh, các thiết bị thông tin và truyền thông. Đây là loại anten có kích thước nhỏ gọn, phù hợp với mọi loại hình dạng, đơn giản và rẻ tiền nhờ sử dụng công nghệ mạch in. Tuỳ theo cấu tạo khác nhau để có được sự linh hoạt về tần số cộng hưởng, độ phân cực, kiểu bức xạ, trở kháng làm việc…
Tuy nhiên, nhược điểm của loại anten này là công suất thấp, ảnh hưởng bức xạ nguồn nuôi và dải tần rất hẹp (một vài phần trăm). Ta có thể nâng hiệu suất bằng cách tăng độ dày lớp điện môi (khoảng 90% nếu không có sóng bề mặt) và dải tần có thể tăng 35%. Thực tế khi độ dày lớp điện môi tăng sẽ xuất hiện sóng bề mặt làm giảm công suất bức xạ, sóng bề mặt truyền trong lớp điện môi, tán xạ tại các góc và các gờ giới hạn bởi lớp điện môi và lớp đế, làm giảm đặc tính phân cực, phát xạ của anten. Sóng này có thể loại trừ mà vẫn giữ được dải tần rộng nếu sử dụng phương pháp hốc cộng hưởng.
CHƯƠNG 2
HỆ THỐNG RFID
2.1 Hệ thống RFID.
2.1.1 Hệ thống nhận dạng tự động (Auto Identification-Auto ID):
Trong vài năm gần đây, các hệ thống nhận dạng tự động ngày càng phát triển và trở nên khá phổ biến trong các ngành như công nghiệp dịch vụ, mua sắm, phân phối, quản lý và được sử dụng tại rất nhiều các cơ quan, nhà máy, bệnh viện và các tổ chức khác. Chúng cung cấp cho chúng ta các thông tin về con người, hàng hoá, động vật trong việc di chuyển. Ví dụ: mã vạch, thẻ từ, …và hệ thống RFID.
Mã
vạch
RFID
Thẻ thông minh
Quang
học
Giọng
nói
Hệ thống nhận dạng tự động
Sinh
học
Vân tay
Hình 15: Mô hình các hệ thống nhận dạng tự động
2.1.1.1 Hệ thống nhận dạng mã vạch (Barcode):
Hệ thống nhận dạng tự động bằng mã vạch đã đạt được nhiều thành công và được ứng dụng, phát triển mạnh mẽ nhất. Mã vạch là hệ thống mã nhị phân được tạo nên bởi các vạch và khoảng trống xắp xếp song song với nhau. Chúng được xắp xếp theo một quy ước định trước, các phần của mã vạch thay mặt cho dữ liệu cần mã hóa. Mã vạch có thể được đọc bởi đầu đọc laser thông qua sự phản xạ khác nhau của dòng laser đối với các vạch đen và khoảng trống màu trắng.
2.1.1.2 Hệ thống nhận dạng sinh học:
Hệ thống nhận dạng sinh học thường dùng để nhận dạng các sinh vật sống trong đó nhận dạng con người là chủ yếu. Trong hệ thống nhận dạng tự động, nhận dạng sinh học có độ chính xác khá cao qua việc so sánh các đặc điểm riêng của mỗi người. Trong thực tế, có rất nhiều các hệ thống nhận dạng sinh học như: nhận dạng vân tay, nhận dạng giọng nói và nhận dạng võng mạc.
2.1.1.3 Hệ thống nhận dạng thẻ thông minh (smart card):
Thẻ thông minh là thiết bị lưu trữ dữ liệu điện tử, có loại có thêm một chip để xử lý thông tin. Chúng thường được thiết kế trong một thẻ nhựa có kích thước như thẻ điện thoại. Để hoạt động, thẻ thông minh phải được đưa vào đầu đọc thẻ, thẻ được kết nối với đầu đọc thông qua các tiếp xúc điện. Thẻ được cung cấp năng lượng và xung đồng bộ bởi đầu đọc thông qua tiếp xúc điện đó. Dữ liệu truyền giữa đầu đọc và thẻ được truyền theo dạng nối tiếp hai chiều.
Qua đặc điểm của các hệ thống nhận dạng tự động trên, chúng ta có thể thấy rằng hầu hết các hệ thống nhận dạng tự động trên đều yêu cầu kết nối vật lý tiếp xúc với khoảng cách gần. Điều này gây rất nhiều bất tiện cho người sử dụng trong sử dụng hay quản lý. Với hệ thống RIFD, việc kết nối không dây giữa thiết bị mang thông tin và thiết bị đọc sẽ đem lại nhiều ứng dụng và tiện lợi hơn. Trong thực tế, chúng ta còn có thể truyền năng lượng từ đầu đọc cho thiết bị di động thông qua việc sử dụng công nghệ không dây này.
Hình 16: Mô hình công ty ứng dụng RFID
2.1.2 Khái niệm về hệ thống RFID.
Hệ thống nhận dạng tự động RFID cũng tương tự như hệ thống nhận dạng bằng thẻ thông minh trên. Nó cũng là thiết bị lưu trữ dữ liệu rất thuật tiện, có thể mang theo được, đó chính là thẻ RFID. Tuy nhiên, điểm khác biệt của hệ thống RFID đó chính là năng lượng cung cấp cho thẻ và việc truyền dữ liệu giữa đầu đọc và thẻ không phải thông qua các kết nối vật lý hay quang học mà thông qua điện trường do đầu đọc phát ra.
Hệ thống RFID lấy năng lượng từ trường điện từ của sóng radio, và nhận dạng dựa vào tần số sóng radio mang thông tin đó. Do những đặc tính ưu việt của công nghệ của hệ thống RFID so với các hệ thống nhận dạng tự động khác, hệ thống RFID ngày nay được ứng dụng trong rất nhiều các lĩnh vực và ngày càng phát triển.
Hình 16 cho thấy mô hình c...