Os sistemas de identificação por radiofrequência (RFID) utilizam ondas de rádio para se comunicar entre os transponders de RFID, também conhecidos como tags, e os interrogadores ou leitores. O comportamento das ondas de rádio dentro da zona de interrogação de RFID tem impacto direto sobre o desempenho do sistema de RFID. À medida que as ondas de rádio viajam de sua fonte para o receptor, elas encontram vários materiais, interferem em suas próprias reflexões e em outros sinais e podem ser prejudicadas por objetos em seu caminho. Além disso, o material do objeto ao qual a etiqueta está fixada pode alterar as propriedades da etiqueta. Uma compreensão abrangente de como esses fatores afetam o desempenho dos sistemas RFID requer um conhecimento profundo de como as ondas de rádio são utilizadas e propagadas.
O alcance das ondas eletromagnéticas
O espectro eletromagnético consiste em uma gama de diferentes tipos de ondas, incluindo raios gama, raios X, luz ultravioleta, luz visível, luz infravermelha, micro-ondas e ondas de rádio. Essas ondas são caracterizadas por seu comprimento de onda ou frequência. As ondas de rádio, que são um tipo de radiação eletromagnética, constituem apenas uma pequena parte do espectro geral.
A imagem mostra o espectro eletromagnético
Transmissão de ondas eletromagnéticas
A propagação de uma onda eletromagnética ocorre em uma direção perpendicular às vibrações dos vetores de campo oscilante elétrico e magnético. Esse movimento transfere energia de sua fonte de radiação para um destino desconhecido. Os campos elétrico e magnético estão posicionados em ângulos retos entre si.
Ilustração da propagação eletromagnética
Definição de uma onda
Uma onda refere-se a uma alteração na estrutura de uma substância ou meio. À medida que a onda percorre a substância ou o meio, seus componentes se movem de forma cíclica, seja para frente e para trás ou para cima e para baixo. Ondas diferentes apresentam propriedades semelhantes e seguem as mesmas regras e conceitos. Essas propriedades incluem comprimento de onda, amplitude, velocidade e frequência, que são comuns a todas as ondas periódicas. Um exemplo de onda periódica é a onda senoidal, que é uma onda consistente e uniforme com frequência e amplitude invariáveis, e seu formato é idêntico ao de uma função senoidal.
A medida da magnitude de uma onda é determinada pela metade da diferença entre seus picos positivo e negativo. A amplitude está relacionada ao volume do som e à intensidade da luz.
O comprimento de uma onda é determinado como o espaço entre um ponto selecionado em um ciclo e o mesmo ponto no ciclo seguinte, ambos posicionados no pico da onda. As unidades mais comumente usadas para medir o comprimento de onda são metros e pés. A letra grega λ (lambda) é usada para representar o comprimento de onda.
O número de vezes que pontos idênticos em uma onda, como cristas ou picos, passam por um ponto fixo em um segundo é conhecido como a frequência da onda. Normalmente, ela é medida em ciclos por segundo, também conhecida como Hertz (Hz), em homenagem ao cientista alemão Heinrich Rudolf Hertz. Em outras palavras, 1 Hz é equivalente a um ciclo por segundo. A letra f é usada para representar a frequência.
A velocidade de uma onda é determinada pela rapidez com que um ponto da onda passa por um ponto estacionário. As unidades comuns de velocidade incluem metros/segundo ou milhas/segundo. A letra v é usada para indicar a velocidade.
A equação abaixo ilustra a conexão entre velocidade, frequência e comprimento de onda.
A velocidade (v) pode ser calculada pela multiplicação do comprimento de onda (λ) e da frequência (f), representada pela equação v = λ × f.
É possível determinar a frequência a partir do comprimento de onda ou vice-versa usando essa equação.
Ondas eletromagnéticas usadas para comunicação sem fio
Nossa conversa sobre o espectro eletromagnético se concentrará no segmento de ondas de rádio, pois essa parte é utilizada pela tecnologia RFID. Essa faixa específica de ondas de rádio vai de 100 kHz a 5,8 GHz.
Vários fatores, como objetos em seu caminho e a mídia pela qual passam, podem afetar os sinais de rádio. Como resultado, entender a propagação do sinal de rádio é fundamental para aqueles envolvidos no projeto ou na operação de um sistema de rádio. As propriedades do caminho que os sinais de rádio percorrem desempenham um papel importante na determinação da intensidade e da qualidade do sinal recebido. O sinal original pode sofrer reflexão, refração e difração, o que pode aumentar ou diminuir sua intensidade. Portanto, o sinal final é uma combinação de vários sinais que percorreram caminhos diferentes devido à reflexão, refração e difração. Além disso, esses sinais podem sofrer atrasos e distorções, o que afeta ainda mais o sinal final.
Vários métodos são usados para a transmissão de sinais de rádio, como espaço livre, ondas terrestres, propagação ionosférica e troposférica. Esses métodos são determinados pelo meio pelo qual os sinais trafegam. No caso de aplicativos de RFID, em que a distância é curta, a propagação em espaço livre é a mais significativa. A intensidade do sinal é influenciada principalmente pela distância entre o transmissor e o receptor nesse tipo de propagação. Para usar os sistemas RFID em diferentes ambientes, como fábricas, depósitos, escritórios ou áreas urbanas, é necessário criar modelos específicos de propagação de rádio. Nessas situações, a propagação no espaço livre é alterada por várias reflexões, refrações e difrações. Apesar dessas complexidades, ainda é possível desenvolver diretrizes e modelos gerais para esses cenários de propagação de rádio.
O espectro de rádio contém uma vasta gama de frequências. Para organizar e regular as várias seções do espectro, ele é dividido em vários segmentos. Entretanto, a tecnologia RFID utiliza apenas quatro desses segmentos.
Radio Waves