RFID-Shop und ID Systeme - Identible GmbH

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Datenübertragungsverfahren

Bei RFID-Systemen werden zwei unterschiedliche Verfahren zur Datenübertragung verwendet. Dabei ist zu unterscheiden zwischen Voll- und Halbduplexverfahren.

Vollduplexverfahren (FDX)

Das Vollduplexverfahren zeichnet sich dadurch aus, daß Energie- und Datenübertragung gleichzeitig stattfinden. Der Sender bewirkt eine ständige Energieübertragung, wenn das System aktiv ist. Parallel dazu erfolgt die Datenübertragung zwischen Sender und Empfänger. Die Art der Datenübertragung ist genauer zu betrachten. Beim Vollduplexverfahren gibt es Systeme mit einer sequentiellen Datenübertragung zwischen Sender und Empfänger. Es gibt auch Systeme mit einer parallelen Datenübertragung zwischen Sender und Empfänger. Zu den Systemen mit einer sequentiellen Datenübertragung zählen die Lastmodulation und das Verfahren des modulierten Rückstrahlquerschnitts. Bei Systemen mit paralleler Daten-übertragung werden „subharmonische“ oder „anharmonische“ Verfahren eingesetzt.

Einsatz findet die Lastmodulation bei induktiv gekoppelten Systemen. Für diese Modulati-onsart ist die Resonanzfrequenz des Transponders auf die Sendefrequenz des Lesegeräts ab-zustimmen. Sobald ein Transponder in das magnetische Wechselfeld eines Lesegerätes gelangt, gerät er in Resonanz. Dies bewirkt, daß dem Feld zusätzliche Energie entzogen wird. Über den Speisestrom der Antenne des Lesegerätes kann die zusätzlich entnommene Energie ermittelt werden.

Im Transponder befindet sich parallel zum Schwingkreis ein Lastwiderstand, der den Schwingkreis bedämpft. Durch Ein- und Ausschalten des Widerstands erfolgt die Modulation. Die Wirkung entspricht einer ASK-Modulation. Das Verfahren des modulierten Rückstrahlquerschnitts wird fast ausschließlich bei Systemen im Mikrowellenbereich eingesetzt. Der Rückstrahlquerschnitt gibt Aufschluß darüber, wie stark ein Objekt elektromagnetische Wellen reflektiert. Antennen in Resonanz weisen einen besonders starken Rückstrahlquerschnitt auf.

Das subharmonische Verfahren RFID wird häufig bei einer Arbeitsfrequenz von 128 kHz einge-setzt. Das bedeutet, daß die Sendefrequenz des Lesegerätes 128 kHz beträgt. Im Transponder erfolgt eine ganzzahlige Teilung, meist wird die Frequenz halbiert. Das erzeugte Signal wird mit den Daten im Transponder moduliert und zurück an das Lesegerät gesendet. Für die Rea-lisierung dieses Verfahrens ist eine Transponderspule mit Mittelanzapfung notwendig.

Beim anharmonischen Verfahren erfolgt die Datenübertragung durch FSK-Modulation. Das Lesegerät überträgt zum Transponder Erregerimpulse, die den Transponder mit Energie ver-sorgen. Parallel zur Spule L1 ist ein Kondensator C1 geschaltet. Sobald ein Erregerimpuls empfangen wird, schwingt der Resonanzkreis aus L1 und C1. Aufgrund der Verluste im Schwingkreis klingt die Schwingung wieder ab. Der darauffolgende Erregerimpuls, mit um-gekehrter Polarität, bewirkt ein erneutes Anschwingen des Resonanzkreises.

Vorteile:
  • Einfache und kostengünstige Realisierung der Transponder
Nachteile:
  • Geringe Flexibilität und geringer Wirkungsgrad

Halbduplexverfahren (HDX)

Das Halbduplexverfahren zeichnet sich dadurch aus, daß die Energieübertragung und die Datenübertragung zwischen Lesegerät und Transponder abwechselnd statt finden. Transponder, die im Halbduplexbetrieb arbeiten, besitzen einen Kondensator auf dem Mikro-chip, zur Speicherung der Versorgungsspannung. Sobald ein Transponder in das Feld eines Lesegerätes gelangt, wird er aktiviert. An der Antennenspule des Transponders wird eine Spannung induziert. Sie wird gleichgerichtet und lädt einen Kondensator auf. Somit steht dem Mikrochip eine Versorgungsspannung zur Verfügung.

Der Transponder generiert ein vom Energieträger unabhängiges Datensignal und sendet dieses an das Lesegerät. Es erfolgt abwechselnd eine Versorgungsphase und eine Datenübertragungsphase. In der Ver-sorgungsphase wird der Kondensator geladen und während der Datenübertragung wird er teilweise wieder entladen. Bevor eine neue Versorgungsphase beginnt, wird der Kondensator entladen. Die vollständige Entladung des Kondensators ist erforderlich, um einen sicheren Power-On-Reset des Mikrochips zu gewährleisten. Die Versorgungsphase dauert 60 ms, die Datenübertragungs- und die Entladephase dauern jeweils 20 ms [3]. Dieses Verfahren wird hauptsächlich bei induktiv gekoppelten Systemen eingesetzt.

Vorteil:
  • Durch getrennte Daten- und Energieübertragung können beide Funktionen getrennt voneinan-der optimiert werden.
  • Erzielen eines besseren Wirkungsgrades als bei Vollduplexverfahren.
Nachteil:
  • Hohe Herstellungskosten