Современная электроника №4/2022

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ 45 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2022 сигнала на фоне помех. Важным пара- метром приёмника является избира- тельность, способность выделять полез- ные сигналы из совокупности сигнала и посторонних воздействий (помех), отличающихся от сигнала частотой. Частотная избирательность осущест- вляется с помощью резонансных коле- бательных цепей. Для передачи информации исполь- зуется радиочастотный канал, рабо- тающий по схеме передатчик-приём- ник. Передача данных в RFID-системе от считывателя к радиочастотной мет- ке предусматривает выполнение следу- ющих операций: ● цифрового кодирования сообщения, выдаваемого считывателем; ● модуляции кодированного сообще- ния; ● передачи по каналу связи; ● демодуляции принятого транспон- дером сообщения; ● декодирования принятого цифро- вого кода. Модуляция – процедура измене- ния параметров (амплитуды, частоты или фазы) сигнала высокой несущей частоты в соответствии с модулирую- щим сигналом. Частоты модулирующе- го сигнала, как правило, малы по срав- нению с несущей частотой. В системах RFID, работающих в диа- пазоне ВЧ, используется модуляция методом обратного отражения – через изменение индуктивности резонанс- ного контура: считыватель принима- ет отражённый транспондером сиг- нал, обрабатывает его, и если частота резонансного контура антенны транс- пондера отклоняется от настройки счи- тывателя (в случае с ВЧ 13,56 МГц), счи- тыватель воспринимает его как более слабый амплитудно-модулирован- ный сигнал RFID-метки и декодирует из него цифровые данные. Так, прини- мая, детектируя и декодируя эти сигна- лы, считыватель извлекает из них дан- ные, хранившиеся в RFID-метке. Затем эта информация обрабатывается, и так решается проблема идентификации метки. Популярные стандарты RFID и их особенности Общепринятыми международны- ми стандартами и протоколами RFID являются ISO / IEC 18000, ISO 11784, ISO 11785, ISO / IEC 14443, ISO / IEC 15693, EPC Gen2 и др. Стандарты серии ISO/IEC 18000 наи- более популярны в системе беспровод- ного пространственного интерфей- са RFID. Серия ISO 18000 включает несколько стандартов: ● 18000-1: Общие параметры радиоин- терфейсов для общепринятых частот; ● 18000-2: Радиоинтерфейс для часто- ты 135 кГц; ● 18000-3: Радиоинтерфейсдля13,56MГц; ● 18000-4: Радиоинтерфейс для 2,45 ГГц; ● 18000-5: Радиоинтерфейс для 5,8 ГГц; ● 18000-6: Радиоинтерфейс от 860 МГц до 930 МГц; ● 18000-7: Радиоинтерфейс для 433,92 МГц. ISO 11784/11785 (134,2 кГц являют- ся международными стандартами, регу- лирующими вопросы имплантации, введения или прикрепления транс- пондера, содержащего микрочип, к животному). ISO 11784 определяет структуру иден- тификационного кода, в том числе метод передачи данных транспондера и спецификацию считывателя, работа- ющего на частоте 134,2 кГц. ISO 11785 – технический стандарт, определяющий условия активизации транспондера, считывания и сохра- нения информации при взаимосвязи метка-считыватель. RFID-метки разных производителей считываются без учёта размеров, формы и назначения транс- пондеров: стеклянные трубки, ушные вкладыши или ошейники для живот- ных. ISO / IEC 14443 определяет стандар- тизацию и параметры идентификаци- онных карт, как определено в ISO 7810, и использование таких карт для между- народного обмена. Протокол ISO / IEC 14443 делится на 2 типа: TypeA и TypeB, оба работают на 13,56 MГц (RFID HF). Расстояние чтения-записи этикетки 0...10 см. Различие между вариантами A и B в схемах модуляции, кодирова- ния и методах предотвращения стол- кновений. ISO / IEC 14443A считается защищён- ным от помех, применяется в транс- портной области как карты доступа на объект, транспортные карты, где тре- буются относительно небольшие объ- ёмы информации. ISO / IEC 14443B отличается ста- бильностью, высоким уровнем безо- пасности из-за отлаженного протоко- ла шифрования, уместен для хранения «цифровой подписи», однако относи- тельно уязвим к условиям внешней сре- ды. В табл. 1 представлены стандарты RFID с пояснениями. Наиболее распространены три типа пассивных меток-тегов. Они связаны с разной частотой, которая определяет расстояние взаимосвязи. ● Сверхвысокаячастота0,3...3ГГц(СВЧ)– диапазон уверенного считывания до 12 м с возможностью относительно быстрой передачий данных. На функ- циональность отрицательно влияют жидкости и металлы, а также электро- магнитные сигналы, воспринимаемые как помехи. Таковы систeмы дальне- го действия (long-гange systems) в СВЧ «микроволновом диапазоне». В этом же сегменте применяются транспон- дерына поверхностных акустических волнах (ПАВ) на частотах 868МГц (Ев- ропа) и 915МГц (США), а также 2,5 ГГц и 5,8 ГГц. Об этоммы будем говорить ниже. ● Высокая частота (ВЧ) 3...30 МГц – примерный диапазон уверенного считывания, используется в элек- тронных документах идентифика- ции, контроля доступа. Протокол чтения ISO / EC 15693 совместим с ISO 18000-3, обеспечивает уверен- ную связь на расстоянии до 10 см. Другие распространённые стандар- ты (протоколы логического и физи- ческого уровня) ISO 14443A, его низ- коуровневая реплика ISO 18092 и др. Типичная (популярная) частота вза- имодействия 13,56 МГц. Ошибочно называть это технологией NFC, име- ющей собственные отличия. ● Низкочастотный (НЧ) 30...300 кГц – диапазон считывания до 1 см с от- носительно низкой скоростью пере- дачи данных. Практически незаме- нимы для металлических и водных поверхностей, но применяются так- же в формате электронных билетов, иногда для оплаты пластиковыми картами. В последнем случае типичная часто- та взаимодействия 135 кГц. К этому сег- менту относятся RFID-системы с «силь- ной связью» (close coupling systems), но малой дальностью действия, обычно в интервале до 1 см, для их уверенной работы радиочастотная метка должна быть либо вставлена в считыватель, либо помещена на специально пред- назначенную поверхность. Использует- ся как электрическое, так и магнитное поле, поэтому взаимодействие с такой меткой не сильно зависит от других ЭМ-полей в зоне действия. Системы с «сильной связью» используют в прило- жениях с повышенными требованиями к безопасности в качестве бесконтакт-