TÌM HIỂU về đề tài ANTEN TRÊN cơ THỂ NGƯỜI và ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG LIÊN QUAN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Viện Điện – Bộ môn  Kỹ thuật đo và Tin học công nghiệp
Radio Frequency Instrumentation and Industrial Informatics

TÌM HIỂU VỀ ĐỀ TÀI ANTEN TRÊN CƠ THỂ NGƯỜI VÀ
ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG LIÊN QUAN

Sinh viên :

Nguyễn Văn Mạnh

1
- Hà Nội – T8/2020 -


1

2

2

Mục lục
1. An-ten trên cơ thể người
2. Tìm hiểu và thiết kế anten phù hợp với
thiết bị RFID
3.Phương hướng mở rộng nghiên cứu


1

2

3

1. Anten trên cơ thể người
Ứng dụng: Anten trên cơ thể người đang ngày một phát triển và đa dạng, với
mục đích theo dõi sức khỏe, trạng thái hoạt động và ngày một tích hợp nhiều
tính năng khác…

Thiết bị đeo

Thiết bị mặc.


1

2

1. Anten trên cơ thể người
Các thiết bị tích hợp anten với mục đích đo các trạng thái của cơ thể con
người đnag ngày một phát triển mạnh mẽ.
Đối với các thiết bị đeo: Hiện tại trên thị trường thế giới và trong nước đã
nghiên cứu và phát triển, tung ra thị trường rất nhiều loại sản phẩm với cấu tạo
và nguyên lý khác nhau.

Đối với thiết bị gắn trên may mặc: Vẫn tiếp tục nghiên cứu, trên thị trường hiện
tại ít sản phẩm, nhưng có tiềm năng phát triển cao

4

1

2
5

1. Anten trên cơ thể người
- Kích thước vật lý nhỏ
- Anten có độ mềm dẻo và độ bền cao

Yêu cầu
đối với
Anten

-

Cấu hình thấp
Tính khả thi cho hoạt động khơng pin
Thực hiện linh hoạt và chi phí thấp

Thiết bị RFID


1

2

6

1. Anten trên cơ thể người
- RFID (viết tắt thuật ngữ tếng Anh: Radio Frequency Identfcaton), hay Nhận dạng

qua tần số vô tuyến, là một cơng nghệ dùng kết nối sóng vơ tuyến để tự động xác định
và theo dõi các thẻ nhận dạng gắn vào vật thể.(Wikipedia)
- Công nghệ này cho phép nhận biết các đối tượng thơng qua hệ thống thu phát
sóng radio, từ đó có thể giám sát, quản lý hoặc lưu vết từng đối tượng

học
i
ạ
(Đ

lự
Điện

c)


1

2
7

2. Anten RFID
1.1 Công nghệ RFID
- RFID là một công nghệ nhận dạng khơng dây bằng sóng vơ tuyến (Radi
Frequency Identification)
- Hệ thống RFID thiết lập liên lạc tần số vô tuyến giữa 2 phần: đầu đọc và thẻ.
Không yêu cầu nhìn thẳng hệ thống như mã vạch
- Ưu điểm
Có thể nhận dạng nhiều đối tượng cùng một thời điểm
- Hệ thống bao gồm 3 thành phần chính: Đầu đọc (Reader), Thẻ(Tags), Máy

tính( Phần mềm Middleware)
- Mỗi thẻ có một mã định danh riêng và duy nhất.
- Đầu đọc nhận và gửi thơng tin từ thẻ sau đó gửi đến máy tính


1

2

8
2.1.1 Hệ thống RFID trường gần

- Đầu đọc truyền một dòng điện xoay chiều qua cuộn dây tạo ra một từ trường biến
thiên xung quanh anten đầu đọc.
- Khi thẻ RFID nằm trong vùng từ trường của đầu đọc sẽ xuất hiện dòng điện xoay
chiều trên anten của thẻ do hiện tượng cảm ứng điện từ. Kỹ thuật điều chế được sử
dụng trong việc truyền thông tin từ thẻ đến đầu đọc.
- Tín hiệu được giải mã nhờ sự thay đổi của cường độ điện trường. Đầu đọc có thể
phát hiện ra sự thay đổi rất nhỏ của dòng điện gây ra bởi sự biến thiên của từ trường.
- Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm lớn là khoảng cách phát hiện ngắn, đặc
biệt, khi tần số càng cao thì khoảng cách phát hiện càng nhỏ.


1

2

9

1.1.2 Hệ thống RFID trường xa

+ Nguyên lý hoạt động: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ của các sóng điện từ
+ Kỹ thuật tán xạ ngược được sử dụng để truyền dữ liệu và Anten lưỡng cực của
đầu đọc sẽ truyền và nhận sóng.
+ Sóng điện từ, khi được cảm ứng bởi anten thẻ, tạo ra một điện áp xoay chiều
trên các cực của anten.
+ IC điều chỉnh điện áp cungcấp dòng điện một chiều (DC) cần thiết từ điện áp
xoay chiều. Tín hiệu kích hoạt IC cũng có thể mang theo thơng tin mới được ghi
vào bộ nhớ của IC.
+ Thẻ điều chế tín hiệu số để truyền thông tin được lưu trữ vào IC
+ Đầu đọc bắt được sóng truyền từ thẻ và chuyển đổi thơng tin nhận được thành
mã nhị phân. Dữ liệu nhị phân sẽ được chuyển đến máy tính xử lý.


1

2

10

2.2.1 Thẻ (Tag)
- Thẻ: có chức năng như một bộ thu phát, được thiết kế vừa có khả năng thu tín hiệu
vơ tuyến vừa có khả năng phát đi tín hiệu trả lời.
Cấu tạo thẻ gồm 2 phần chính: Anten và chip (IC)
Thẻ có 3 loại: tích cực, bán thụ động, thụ động.
+ Thẻ RFID thụ động: khơng có nguồn cung cấp. Thẻ là mạch cộng hưởng, hấp thụ
nguồn cung cấp phát ra từ anten của đầu đọc. => cần sử dụng tính chất của trường
điện từ gọi là trường gần => khoảng cách tương đối gần
+ Thẻ RFID tích cực: có nguồn cung cấp bên trong. Vì có năng lượng để cung cấp
cho chính mạch điện tử một cách độc lập, không phụ thuộc vào reader nên không bị
giới hạn bởi phạm vi trường gần và tương tác với reader ở xa hơn.

1

2
2.2.1 Thẻ (Tag)
+ Chức năng chính của anten là thu các trường điện từ bức xạ bởi đầu đọc ở tần
số xác định.
+ Năng lượng điện từ nhận được được chuyển đổi thành năng lượng điện và được
cung cấp cho mạch tích hợp.
+ Chip gắn trên thẻ có khả năng lưu trữ thông tin, thực thi chuỗi lệnh và trao đổi
thông tin với đầu đọc.
+ Anten thẻ hoạt động ở tần số cộng hưởng xác định. Vì vậy, khi đầu đọc truyền
tín hiệu RF với tần số xác định, thẻ sẽ nhận tín hiệu và cung cấp cho chip. Sau
khi nhận đủ điện áp chip sẽ truyền lại tín hiệu ở cùng tần số đến đầu đọc.
+ Mục đích của việc phối hợp trở kháng anten với tải của nó là để đảm bảo rằng
công suất tối đa được truyền từ anten sang chip. Công suất truyền từ anten đến tải
hay chip được tính theo cơng thức sau:

11


1

2

12

2.1.2 Đầu đọc (Reader)
- Đầu đọc là một bộ thu phát ( transceiver ) n và chức năng của nó là đọc thẻ

- Đầu đọc có thể có tích hợp anten bên trong hoặc anten rời
- Cịn có các thành phần khác trong đầu đọc như là các giao diện hệ thống như cổng
nối tiếp RS - 232 hay Ethernet , các mạch mã hoá và giải mã , nguồn cung cấp , và
các mạch điều khiển giao tiếp .
- Anten đầu đọc có kích thước rất đa dạng từ vài cm cho tới hàng chục , trăm cm . Mỗi
reader có thể có nhiều hơn một anten tuỳ thuộc vào từng ứng dụng cụ thể .


1

2
13

1. Anten trên cơ thể người
- Gốm
- Sứ
- Giấy
- Composite
v.v…
Vật liệu

Ưu điểm: Ưu điểm của các vật liệu này là giá

thành rẻ.
Nhược điểm: khơng có độ mềm dẻo, khơng có
độ bền cao và trọng lượng nhẹ.

ơGoos

Cần tìm ra chất liệu mềm dẻo, cố độ bền cao, nhẹ và chống chịu thời

tết, tác nhân ngoại lực tốt

Vải cách điện


1

2
14


1

2

15
Mục tiêu

Những nội dung cần tiếp tục tìm hiểu:
1. Kiến thức về Anten và sóng cao tần, Lý thuyết mạch, Trường điện từ v.v
2. Thẻ RFID: Trở kháng đầu vào, Băng thông, Hệ số định hướng của Anten, Hệ số tăng ích,
Hiệu suất bức xạ, Phân cực, khoảng đọc của Anten.
3. Anten lưỡng cực, Anten phân cực trịn, Anten có thể tích hợp được
4. Vật liệu đế điện mơi, kĩ thuật dệt, Kĩ thuật phun v.v
5.

Thiết kế Anten thẻ RFID tích hợp được sử dụng cấu trúc dệt


1

2
16

Tài liệu tham khảo
- Lessons Learned about the Design and Active Characterization of On-Body Antennas in
the 2.4 GHz Frequency Band
(David Naranjo-Hernández * , Javier Reina-Tosina and Laura M. Roa)
- Antennas in Body-Centric Sensor Network Devices (Leena Ukkonen and
Yahya Rahmat-Samii)
- Nghiên cứu thiết kế anten RFID thụ động sử dụng cấu trúc dệt và bề mặt dẫn từ nhân
tạo (Luận án tiến sĩ Đồn Thị Ngọc Hiền)
-

Anten kích thước nhỏ sử dụng vật liệu cấu trúc đặc biệt DGS kép, DS-EBG và CRLH-CPW ứng dụng
trong các thiết bị đầu cuối di động (Luận án tiến sĩ Dương Thị Thanh Tú)