Nghiên cứu thẻ nhận dạng vô tuyến RFID

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỤ NHIÊN
TÊN ĐỂ TÀI
NGHIÊN cút) THẺ NHẬN DẠNG VÔ TUYÊN RFID
(Research and Development Radio Frequency IDentification - RFID )
MÃ SỐ : QT-05-13
CHỦ TRÌ ĐỂ TÀI : THS. Đ ỗ TRUNG KIÊN
CÁC CÁN Bộ THAM GIA: THS. TRAN v ĩn h t h ắ n g
CN. NGUYỄN ANH TUẤN
ĐAI H Ọc QUGC GlA HA N oI
TRUNG TAM t h ô n g tin t hư v iê n
HÀ NỘI - 2005
MỤC LỤC
MỤC LỤC 4
BẢNG CHÚ GIẢI TỪQUAN TRỌNG VÀ VIẾT TẮT
5
LÒI MỞ Đ Ầ U 6
NỘỈ DUNG CHÍNH 7
1. Giới thiệu về hệ thống nhận dạng tự động 7
2. Nguyên tắc hoạt động và đặc trưng của hệ thống RFID 10
2.1 1 -bit transponder 11
2.2 Thè có gắn microchip như một thiết bị mang dữ liệu 14
3. Ưng dụng thực tế của các hệ thống RFID 16
4. Antenna trong hệ thống R FID 18
Tính toán lý thuyết cho antcnna vòng xoắn chữ nhật 19
5. Thiết kế cầu cân bằng Maxwell-Wien đo độ tự cảm L của cuộn dây

23
6 . Thiết kế antenne, đo độ tự cảm sử dụng mạch cầu đã thiết kế, so sánh với tính toán
lý thuyết trên phđn mềm M atlab 25
6.1 Độ tự cảm của antenna tãng theo số vòng N 25

6.2 Độ tự cảm phụ thuộc độ rộng vv, khoáng cách giữa các thanh ổ' 26
KẾT LUẬN 27
TÀI LIỆU THAM K H Ả O 28
PHU LỤ C 29
TÓM TẮT CÁC CÔNG TRÌNH NCKH CỦA CÁ N H Â N
30
SCIENTIFIC PR O JE C T 31
PHIẾU ĐẢNG KÝ KẾT QUẢ NGHIÊN c ú u K H -CN 32
4
BÁNG CHÚ GIẢI TỪ QUAN TRỌNG VẢ VIKT TẮT
HMD (Radio Ị'requeues' IDciilification)
Barcode
Smart card
Transponder
Passive Transponder
Active Transponder
Reader / Security Device
Load Modulation
HAS (Electronic Article Surveillance)
Rectangular Planar Spiral Inductor
I lệ thống nhận dạng vỏ tuyên
Mã vạch
Thè thòng minh
Bộ thu nhận và phát lại tín hiệu (thè)
Thẻ bị động
Thẻ chù động
Bộ đọc / Thiết bị kiểm tra
Điổu chế tải
Giám sát điện tử hàng hóa
Antenna vòng xoắn chữ nhật

LỜI MỞ ĐẦU
Trong nhưng năm gần đây, các hệ thống nhận dạng tự động (Automatic
identification - Auín-ID) ngày càng trở nên phổ biến trong các dịch vụ công nghiệp,
mua sắm hàng hóa, trong các khu công nghiệp chê xuất, các dây chuyển phân phối vật
tư, vật liệu Các hệ thống này cung cấp các thõng tin về người, động vật. hàng hóa.
các sản phẩm trong quá trình vận chuyển.
Hệ thống mã vạch (Barcode) có mặt tại khắp mọi nơi đã cho thấy một cuộc cách
mạng trong hệ thống nhận dạng tự động. Giá thành để gắn mã vạch lên hàng hóa có thể
rất rẻ, nhưng theo nhu cầu lượng hàng hóa ngày càng đồ sộ và đa dạng như hiện nay,
mã vạch vấp phải một số khó khăn trong việc định dạng được những mặt hàng số lượng
khổng lổ. Và một điếm nữa. mã vạch không thể lập trình đế thay đổi chúng loại.
Mộl giải pháp kỹ thuật tối ưu là việc lưu trữ dữ liệu trong các con chip silicon. Một
trong những thiết bị điện tử lưu trữ dữ liệu được sử dụng mạnh nhất hiện nay là thẻ
thông minh (Smart card) mà hoạt động dựa trên khả năng tiếp xúc khi đọc thẻ với thiết
bị đọc. Một trong các ví dụ điển hình là thẻ điện thoại, thẻ ngân hàng, tín dụng. Dù
sao, việc tiếp xúc mang tính cơ học trong thẻ thông minh là không phải giải pháp thực
tê tốt. Phương pháp truyền dữ liệu không tiếp xúc giữa các thiết bị mang dữ liệu và bộ
đọc tương thích là xu hướng tiến tới và thể hiện tính hiện đại, linh hoạt. Theo mô hình
đặt ra, năng lượng yêu cầu cung cấp cho các thiết bị lưu trữ này sẽ được cung cấp chính
từ bộ đọc mà không cần tiếp xúc. Với tính tất yếu như vậy, hệ thống ID không tiếp xúc
(contactless ID systems) đã ra đời và phát triển vô cùng mạnh mẽ, với tên gọi quen
thuộc ngày nay là thẻ nhận dạng vô tuyến RFID.
Nhận định tính quan trọng tất yếu của môi trường Việt nam cần phát triển các hệ
thống RFID, để tài mạnh dạn đi vào nghiên cứu nguyên tắc hoạt động và thực hiện một
phần của hệ thống để chắc chán tính khả thi của đề tài. Mục tiêu xa hơn, nhóm tác giả
mong muốn được hỗ trợ một kinh phí nhất định để có thể thực hiện được mục tiêu là
phát thẻ ID cho các cán bộ trong trường và các hệ máy đọc thẻ tại các cửa ra vào cẩn
thiết của nhà trường.
Xin trân trọng cảm ơn sự tạo điều kiện về điểu kiện làm việc và hỗ trợ kinh phí của
Ban Giám hiệu, Phòng Khoa học Công nghệ, Phòng Tài vụ, Ban chủ nhiệm khoa Vật

lý. Bộ môn Vật lý Vô tuyến đã giúp nhóm tác giả thực hiện thành công đề tài.
6
NỘI DƯNG CHÍNH
1. (Ỉ1ỞI THIỆU VỂ HỆ TIIỔNG NHẬN DẠNC; T ự ĐỘNG u I
Một sô hệ thống nhận dạng tự động được chí ra trẽn hình I
Hình 1. Một sô hệ thấiiu nliận (lạng tự dộng
Hệ thông inà vạch (Barcode)
Mã vạch là một mã nhị phân bao gồm một tổ hợp của các vạch đen (bars) và các
khoảng trống trắng {gaps) sắp xếp theo những cấu trúc song song định trước đặc trưng
cho các yếu tố dữ liệu. Độ rộng và hẹp của các miền đen, trắng sẽ quy định các dữ liệu
khác nhaư. Mã vạch được đọc bởi các máy quét laser quang, với sự phản xa khác nhau
của các tia laser tù các vạch đen trắng khác nhau.
Một ví dụ là hình ảnh mã vạch của cuốn sách RFID handbook, tài liệu tham kháo
chính của để tài (lùiìh 2)
I S B N 0 - 4 7 1 - 9 3 ? ; ’; 1 - 0
9 780471 988 519'
Hình 2. M ã vạch của cuốn sách RFID handbook
Hệ thõng nhặn dạng ky tự quang {Optical Character Recognition - OCR)
Được phát minh và đưa vào sử dụng vào những năm 60. Các ký tư đạc biệt được
thiết kế để sử dụng cho mục đích này, để có thể được đọc bời con người hay máy móc.
Ưu điếm chính của hệ thống OCR là mật độ tích hợp thông tin cao và khả nãng có thể
đọc trực tiếp khõng thõng qua máy trong trưòno hợp khẩn cấp.
Ngày nay, OCR được sử dụng trong sản xuất, dịch vụ, các cồng việc hành chính.
và cả trong việc đãng ký séc của ngân hàng (các thõng tin cá nhân nlur 1.1 lòn và số tài
khoảng được in trên dòng góc dưới của séc loại OCR.
Dù vậy, hệ thòng OCR vần không thê trớ thành hệ thống nhận dạng (lọc lon vì íỉiá
thành cao và các bộ đọc phức tạp hơn so với các phương pháp khác.
Hệ thống nhận dạng sinh học (jBiometric procedures)
Hệ thống này được dùng với người bằng việc so sánh những yếu lõ nhận (lụng đặc
trưng của mỗi người. Trên thực tế, đó là dấu vân tay ựiììgcrpi tilling), hàn tay

{handprinting), giọng nói (voice identification), và một loại kém phổ biên I;'| võ no mạc
mắt người {retina).
Thẻ thông minh (Sm art cards) [/, 2]
Thẻ thông minh là hệ thống lưu trữ dữ liệu điện tử. có thể kèm theo kliii nãne tính
toán ụlie' 17 xử lý), thườn2 được cấy vào trong các thè nhựa theo kích Ihưóv của thỏ tín
dụng. Thé thông minh đầu tiên được phát minh vào nãm 1984 là loại the điện thoại trả
trước.
Các thé thong minh được đưa vào bộ đọc (reader), sẽ tạo ra kết nối galvanic giữa
bộ đọc và phần tiếp xúc của thẻ. Thẻ sẽ được cấp nguồn và xung đồng hổ Ihõng qua bề
mật tiếp xúc. Dữ liệu được di chuyển giữa bộ đọc và thé thỏnc qua giao tiếp nối tiếp
hai chiều (bidirectional serial interface). Có hai loại thé đặc trưng được phàn hiệt theo
các chức năng nội tại điển hình là thẻ nhớ (memory card) đơn thuần trẽn đó có các bộ
EPROM, ROM để ỉưu trữ thông tin và thẻ vi xử lý (microprocessor card) với tích hợp
thêm của phần vi xử lý và RAM kết nối vào EPROM và ROM như trong the nhớ.
Hình 3. Thẻ thống minh với phần vi xử lý được nối trực tiếp vào 4 điểm tiếp xúc Phần
ngitồn cung cấp nằm trên pliần 4 điếm nếp xúc
Một trong các đặc điểm thuận lợi của thẻ thông minh là khả năng tự báo vé dữ liêu
trong thẻ khỏi các truy xuất không được phép. Thẻ thốns minh được ứng dụnơ trong
hầu hêt các địch vụ có liên quan đến thỏng tin và các hoạt động giao dịch tài chính với
đặc tính đơn giản hơn, an toàn hơn và rẻ hơn. Với sự cuốn hút như vây, số lượnơ thẻ
thông minh gia tăng không ngừng. 200 triệu thé thônc minh được sản xuất trên phạm
vi toàn thế giới vào năm 1992. Năm 1995. con số lên tới 600 triệu thổ, trono dó có 500
8
triệu là the nhớ và 100 triệu thó vi xử lý. Thị trường thó thõng minh phái trièn với toe
độ khổng ngìnii!, có một VỐII tô phụ thuộc vào sự phái triên của lĩnh vực vi diện lú.
Một điểm bất thuận lợi của thé thông minh tiếp xúc {conĩact-bused smart card) là
tính dẻ bị hư hại của bề mặt tiếp xúc theo va chạm, mài mòn và bán bụi bám dính. Các
bộ đọc sử dụng thường xuyên muốn duy trì sẽ rất tốn kém vì sự trục Irậc có ihê xảy ra.
Ngoài la. các bộ đọc thường nam tại các khu vực công cộng (ví dụ như box điện thoai)
sẽ khổng được báo vệ khỏi những phá hoại.

RFID (Radio Frequency IDentification)
Hệ thống RFID rất gần với thẻ thông minh, thực ra có thê xem là sư phát triển sail
cùng của thẻ thông minh trong thời đại ngày nay. Điểm giống cơ bán là dữ liệu cũng
được lưu trữ trên các thiết bị lưu trữ dữ liệu điện lử. Điểm khác biệt là nguồn điện cung
cấp cho các ô nhớ này và cách thức truy xuất dữ liệu giữa thé và bộ đọc của hai loại là
khác nhau, của thẻ thông Iĩiinh là theo liên kết gavalnic. còn RFID thì thông qua
trường điện từ. Nhưng nhìn chung, RFID được gọi là thẻ thông minh không tiếp xúc
(contacless smart card)
VỚI những ưu việt nổi bật hơn hẳn so với các hệ thống nhân dạng tự động khác.
RFID đã hoàn toàn chinh phục những nhu cầu nhận dạng tự động trên thị trường thế
giới ngày nay.
Hình 4. Một ví dụ Ví' thẻ MasterCard có tích hợp chip M Ì lý
Hình 5. 7 hẻ RFID và bộ dọc thẻ thông minh không tiếp xúc tronĩỊ tliực té
2. NÍỈUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG VÀ ĐẶC TRUNG CÚA HỆ THỐNG RFID
RFID là một phương pháp đáng tin cậy để phát hiện và giám sát điện tử. một dạng
mới của phương pháp truyền thông tin vô tuyến. Có thể hiểu RFID như một loại mã
vạch điện tử trong đó dữ liệu được mã hoá dưới dạng bit. được truyền đi và nhận biêt
ihông qua sóng vô luyến. Hiện nay RFID được ứng dụng trong giám sát công việc,
quản lý nhân công, đảm bảo an ninh xe cộ và trong các hệ thống thu phí cấu đường.
Mội số siêu thị lớn đã sử dụng các thé RFID mỏng dán lẽn các hàng hoá thay cho mã
vạch, giúp cho việc thanh toán được nhanh chóng và dễ dàng. Mặt khác nếu có hàng
hoá nào chưa thanh toán tiền đi qua cửa máy đọc RFID sẽ phát hiện ra và báo cho nhân
viên an ninh.
RFID không đòi hỏi tầm nhìn giữa thẻ và máy đọc. Hệ thống khắc phục được
những hạn chế của các phương pháp nhận dạng tự động khác, ví dụ như mã vạch. Hệ
thống RFID có thể hoạt động hiệu quả trong các mõi trường khắc nghiệt, những nơi
bụi bẩn, ẩm ướt quá mức hay có phạm vi quan sát bị hạn chế. Một trong các ưu điểm
nổi bật của RFID là khả nãng đọc trong các môi trường này với tốc độ đáng chú ý. thời
gian phản ứng dưới 100ms.
Nguồn nuôi

Một trong những đặc điếm quan trọng của hệ thống RFID là việc nguồn cung cấp
{power supply) của thiết bị thu/nhận tín hiệu (chính là thẻ), với tổn gọi chuyên dụng
mang đầy đủ ý nghĩa là transponder. VỚI khái niệm này, thẻ RFID được chia làm hai
loại chính: thẻ thụ động {passive transponder) và thé tích cực (active transponder).
Trong thẻ thụ động không có nguồn nuôi, và vì vậy mọi năng lượng cần thiết cho
hoạt động của thẻ sẽ phải thu nhận từ năng lượng của trường điện từ phát ra bời bộ đọc.
Ngược lại. thẻ tích cực có tích hợp pin để nuôi cho hoạt động của các bộ vi xử lý. BỞI
vì việc chuyển tải năng lượng và truyền thống tin giữa máy đọc và thẻ được thực hiện
thông qua cuộn dây antenna nên việc thiết kế antenna trong kỹ thuật RFID là tối quan
trọng. Đó cũng là nội dung chính của đề tài.
Tần sô hoại động
Một trong nhũng đặc tính quan trọng nhất của hệ thống RFID nữa là tần số hoạt
động (operating system) và phạm vi phát hiện. Tần số hoạt động này chính là tần số
phát của bộ đọc. Tần số phát của thẻ không được chú V đến. Trong hầu hết các trường
hợp, hai tần số này như nhau nhưng năng lượng phát của thẻ nhỏ hơn nhiều so với của
bộ đọc.
Ba dải tần số chính: LF {low frequency. 30-300 kHz), HF {high frequency) / RF
(radio frequency. 3-30MHz), và UHF (ultra HF. 300MHZ-3 GHz) / microwave
(>3GHz). Hoặc phán chia theo phạm vi: liên kết gần (0 - lem), kết nối từ xa (0 - Im),
kết nôi khoảng cách xa (>lm). Ba tần số chính được sử dụng nằm trong ba vùng tần số
thấp (125KHz). tẩn số trung bình (13,56MHz), tẩn số cao (2,45GHz)
10
2.1 1-bit transponder
Bit ỉà dim vị Ihóng lin nhó nhất, đại diện cho hai trạng thái ] và 0 . Điều đó có
nghĩa là chi có hai trạng thái có thê được biếu diễn bàng transponder 1 bit: “có
(ransponder Irons vùne kiểm tra” (transponder ill interrogation zone) và “không có
transponder trons vùng kiếm tra” (no transponder ill interrogation zone). Mặc dầu chi
biểu diễn được như vậy. nhưng 1 -bit transponder được ứng dụna vô cùng rộna rãi, đặc
hiệt trong các thiết bị chống trộm điện lứ (electronic anti-theft devices) Irons các cửa
hàng, siêu thị. Loại này được gọi là thiết bị giám sát điện tử hàng hóa (Electronic

Article Surveillance - EAS).
2.1.1 ỉ-bit transponder - Radio Frequency Tag
Một hệ thống EAS được tạo nên từ các bộ phận sau: antenna cứa bộ dọc hay là
thiết bị kiếm tra (antenna reader), the an toàn (security laạ). và thiết bị làm mất tác
dụng thé sau khi thanh toán trả tiền (deactivation device). Trong các hệ thống hiện đại,
việc làm mất tác dụng được thực hiện tại quầy thu ngân sau khi mã giá cua hàng được
đăng ký. Nguyên tắc hoạt dộng được mô tả trên hình 6.
Hình 6. Nguyên tắc hoạt dộng của EAS
Phần nhãn EAS (EAS label) là một mạch cộng hưởng LC xác định bời tần số
riêng f R. Bộ đọc phát ra một từ trường biến đổi trong dải tần số radio. Nếu mạch LC
xuất hiện trong vùng không gian của từ trường biến đổi. nãng lượng từ trườne thay đổi
có thể sẽ cảm ứng trong mạch cộng hưởng nhờ có cuộn dây L. Nếu tần số / c của từ
trường biến đổi trùng với f R thì dao động trong khung LC sẽ là dao động cộng hưởng.
Hiện tượng này được nhận biết nhờ có một sự thay đổi nhỏ hiệu điện thế của cuộn phát
của phía phát (transmitter's generator coil). Sự thay đổi của hiệu điện thế cảm ứng
cũng được phát hiện tại cuộn dây của cảm biến của phần thu (.receiver's sensor coil).
Sự thay đổi điện thố tại cuộn dây phát và cuộn dây cảm biến rất nhỏ. khó phát
hiện. Một phương pháp mẹo được dùng là sử dụng từ trường có tẩn sô' thay đổi, tần số
quét {swept frequency), từ giá trị nhỏ nhất đến lớn nhất. Ví dự 8.2MHz ± 10c;c. Khi tán
số quét phần phát trùng với tần sô' riẽng khung LC, transponder bất đầu dao động mạnh
và tạo ra sự thay đổi rõ rệt của hiệu điện thế trẽn cuộn dâv phát và thu.
Bới vì thẻ không được gỡ bỏ tại quầy thu ngân, chúng phái được thav đổi đế
không tạo ra háo dộng khi đi qua hệ thống chống trộm. Đê làm điều này. thanh toán
viên đật sản phẩm được báo vệ vào một thiết bị làm mất tác dụng thé, tại đây sẽ phát ra
một từ trường đú lớn mà điện thế cảm ứng phát sinh trên LC sẽ phá hủy tụ điện c.
Những antenna dạng khung lớn ựrame antenna) được dùng đế phát ra từ trường
biến đổi. Ang-ten khung dưới dạng cột và tạo thành các cửa kiểm tra. Các cửa có độ
rộng lên đến 2m (hình 7, hình 8)
s tic k on tag
(Bac k of barco d e)

PVC hard tag
Hình 7. Trái là antenna killing cho cửa kiểm tra, cao từ 1,2m - 1,6m
Phải là thẻ nhận dạng, kích thước 50mm X 50mm
Hìììh 8. Mộ! loại cửa kiểm tra thẻ thực tê
Loại thẻ được trình bày là loại có nguyên tắc vật lý đơn giản nhưng rất hiệu quả
trong sử dụng, sử dụng tần số radio nên được gọi là thẻ radio frequency.
2.1.2 I-bit transponder - Microwave Tag
Hệ thống EAS trong dải sóng cực ngắn phát ra các thành phần họa ba bậc cao
(2/i. - Ự A ’ ■■■) từ họa ba bậc nhất ỰA) nhờ các yếu tố điện trở phi tuyến. Chẳng hạn một
loại được sử dụng là diode có điện trở phi tuyến.
12
Hình 9. The microwave di qua vùni’ kiểm tra
Theo nguyên tác chi trên liình 9, khi transponder nằm tron° phạm vi của bộ phát
(transmitter), dòng điện đi qua diode của transponder sẽ phân tích thành các thành
phần họa ba bậc cao và phát các họa ba đó đến bộ nhận. Trên hình vẽ, họa ba bạc 1 có
tần số 2,45GHz. họa ba bậc 2 phát đi tần số 4.90GHz. Họa ba nào bậc 2 hay bậc 3
được phát đi là tùy do loại diode quyết định. Nếu biên độ hay tần số của họa ba bậc 1
được điều chế dạng ASK hay FSK thì các họa ba bậc trên cũng được điều chế theo
phương pháp tương tự. Hình 9 cho thấy sử dụng phương pháp ASK với phần biên độ
sóng mang {carrier wave) 2,45GHz được biến đổi với tần số lKHz. Phía bộ nhận sẽ có
nhiệm vụ nhận thành phần bậc 2 của sóng mang và thực hiện tách sóng đê phát hiện
thành phần lKHz.
Transponder loại này được ép trong nhựa thành các thẻ cứng {hard taựs) và dùng
chủ yêu cho các sản phẩm dệt may. Thẻ sẽ được tháo bỏ tại quầy sau khi hàng đã được
trả liền và sẽ được sử dụns lại cho các hàng hóa khác.
2.1.3 l-bit transponder - Frequency Divider Tag
Hình JO. Sơ dồ mạch của EAS loại cilia tân: transponder và detector
Dải tần vùng bước sóng dài từ 100 - 135.5K.Hz. Thẻ chứa mạch điện bán dẫn
microchip và mạch cóng hưởng có cuộn dây ỉàm bằna những vòng tròn đồng khép kín.
Mạch cộns hướng được tạo ra đê’ cộng hưởng tại tần số hoat động của hệ thống EAS.

Các thẻ này tích hợp trona vó nhựa cứng và được gỡ bỏ khi hàng hóa được thanh toán.
Transponder nhận năng lượng nguồn từ từ trường của thiết bị bảo vệ (security
device). Tần số cuộn dâv cảm ứng nhận được được chia 2 nhờ microchip và gửi trớ lại
thiết bị bảo vệ. Thiết bị này có nhiệm vụ phát hiện và phân tích tín hiệu điều chê ASK
tần sô bằng 1/2 tần số gốc đê thực hiện kiểm tra báo động.
2.2 Thẻ có gắn microchip như một thiết bị m ang dũ liệu
{data-carrying device)
Tương phản với thẻ 1 -bit sử dụng các hiện tượng vật lý đơn giản để phát hiện sự
có mặt hay không có mặt của thẻ RFID trong phạm vi kiểm tra, thẻ có tích hợp
microchip có khả năng lưu trữ được dữ liệu dung lượng cỡ một vài kilobyte. Đô đọc ra
hay viết vào thiết bị lưu trữ này, cần phải thực hiện việc truyển dữ liệu giữa bộ đọc và
thẻ. Quá trình này có thể thực hiện theo hai phương pháp: bán song công {half duplex)
hay song công ựitll duplex)
Liên két cảm ứng (Inductive coupling)
Nguồn nuôi từ reader —> passive transponder
Transponder kiểu liên kết cảm ứng gồm có bộ phận lưu trữ dữ liệu điện tử.
thường là một microchip đơn, và một cuộn dây kích thước lớn làm antenna.
Transponder loại này thường hoạt động theo kiểu passive. Tức là mọi năng lượng cần
thiết cho hoạt động của microchip đểu được cung cấp bới thiết bị đọc (hình 11)
Hình II. Nguồn nuôi cho transponder thu bởi từ trường biến đổi phát ra từ bộ dọc
Đê thực hiện được nhiêm vị này, cuộn dây antenna bộ đọc phát ra một trường điện
từ mạnh, tần số cao, xuyên qua được vùng tiết diện cắt ngang của cuộn dây và tỏa ra
một phạm vi nhất định xung quanh cuộn dây phát. BỞI vì bước sóng của dải tần sử
dụng (<135 kHz: 2400 m, 13.56 MHz: 22.ỉm ) lớn hơn vài lần so với khoảng cách giữa
antenna thiết bị đọc và thẻ nên một phần của điện từ trường phát ra này sẽ lan truyền
xuyên qua cuộn dây nằm trong transponder.
Hiệu điện thế Uị là hiệu điện thế cảm ứng xuất hiện trẽn cuộn dây transponder, sẽ
được chinh liru và làm nguồn nuôi cho microchip.
Tụ c, nối song song với antenna của bộ đọc. điện dung của nó được lưa chọn để
cùng với độ tự cảm của cuộn dày phát tạo thành mạch cộng hưởng song song có tấn số

cộng hướng trùng tần số phát của bộ đọc. Với cộng hướng song song này, tại điểm
14
cộng hưững sẽ có được một dòng điện rât lớn. tiãp Q lấn dòng nguỏn. dii dó phát ra
trường diẹn từ mạnh theo yêu cầu.
Cuộn dây antenna của transponder và tụ Cj hình thành mạch cộng hướng. elicLi
chinh có tần số trùng tần số phát bộ đọc. Hiệu điện thế Ư tại cuộn dây transponder đạt
giá trị cực đại khi bố trí được cộng hường.
Theo một phương diện khác, hai cuộn dây của reader và transponder hoạt động
như hai cuộn dây của biến thế liên kết với độ liên kết yếu siữa hai cuộn, lỉiộu suấl
truyền năng lượng giữa hai cuộn tí lệ thuận với tần sỏ làm việc /, số vòng cuộn dây //,
diện tích A của cuộn dây transponder, góc tạo bói hai cuộn và khoáng cách giữa hai
cuộn. Khi tần số/tă ng, độ tự cảm cuộn dây transponder và tương ứng là sổ vòng dây II
giảm (ỉ35 kHz: ỉ 00-Ị000 vòiìi’, 13.56 MHz: 3-10 roll"). Hiệu điện thế cảm ứng trên
transponder u, tí lệ thuận với tần số f. nên việc giám số vòng dây sẽ khôns ánh hương
nhiều đến hiệu suất truyền nàng lượng trong vùng tần số cao.
Dữ liêu từ transponder —> render
Điều chc tải {Load Modulation)
Như đã đề cập, hệ thống liên kết hỗ cảm dựa vào biến thế loại liên kết vốn giữa
cuộn sơ cấp cúa bộ đọc và cuộn thứ cấp của transponder. Khi khoản? cách giữa các
cuộn nhỏ hơn 0,16/l thì thé được xem là nằm trons trường gần của antenna phát. Khi
có sự cám ứng từ trường trên thẻ, tín hiệu từ thẻ phát phán hồi trở lại thiết bị đọc được
dại diện bời trớ kháng biến thê ZT trên antenna cuộn dây phấn đọc. Việc dóng/ngát trớ
tải trên antenna của thé sẽ lạo nên sự thay đổi trên Zj. dẫn theo sự thay đổi hiệu diện
thố UL trên cuộn dây antenna thiết bị đọc. Nếu khoáng thời gian đóng/ngắt trớ tái này
được điểu khiển bởi dữ liệu thì dữ liệu này có thê được chuyển từ transponder sang
reader. Kiểu truyền dữ liệu này được gọi là điều chế tái. Để hổi phục lại dữ liệu, U/ sẽ
được chính lưu và giải điều chế.
Điều chẽ tái vói sóng mang phụ {Load Modulation with Subcarrier):
Với liên kết yếu giữa bộ đọc và thẻ, hiệu điện thế thăng giáng trên antenna của bộ
dọc thế hiện cho tín hiệu có ích luồn nhỏ hơn nhiều lần biên độ thực của hiệu điện thế

cuộn dây. Trên thực tế. với hê thống 13,56MHz, hiệu điện thế antenna tại điểm cộng
hưởng xấp xi 100V, trong khi tín hiệu có ích chỉ khoang lOmV. cho ti số tín hiệu/tạp là
80dB. Bới vì việc phát hiện một sự thay đổi hiệu điện thế rất nhỏ này yêu cầu mạch
điện phức tạp ncn giải pháp diều chế biên độ của hiệu điện thế antenna được sử dụng.
. V- “ MíìòọelíC fielrl
H
T ransponder
Hình 12. Chuyển mạch thực hiện báiiiị FET. bộ đọc tìiiết kê phát hiện sóng mang phụ
Hình 12 chỉ ra sơ đổ nguyên lv của điều chế tải dùng sóng mang phụ. Nếu trớ tai
của thé được bật/ngắt với tần số cao f s, sẽ có thêm hai vạch phổ cách vạch phổ chính
ỈReiuUr mộl lkhoảng bằng ±/v. và những cái đó rất dễ để phát hiện. Trong thuật ngữ
chuyên ngành vô tuyến, tần số fs được gọi là sóng mang phụ. Dữ liệu truyền được điểu
chế bằng ASK, FSK, hoặc PSK thực hiện với sóng mang phụ này.
O d B
-8 0 dB
13 560 M H z
13.348 M Hz
C arrier S ig n a l of th e reader,
m easured at the anlenn a coil
M odulation product by
load m odula lion with subcarrie r
13.772 M H z
/e = 212 kH z
Hình 13. Điều chế biên độ hai băng tại tần số sónq mang phụ. Thông tin thực sự nằm
trong hai báng của hai tần s ố sóng m ạ MỊ phụ f T ± f s
Khi thông tin nằm trong hai băng của hai tần số sóng mạng phụ fj ± f s thì công
việc trở nên rất đơn giản khi dùng bộ lọc băng thông để lọc ra một trona hai thành
phần tần số này. Khi đã tách được ra khỏi tín hiệu tần số trung tâm f j biên độ lớn, thì tỉ
số tín hiệu/tạp đã được cải thiện rất cao và chỉ cần dùng giải điều chế DEMCO để lọc
ra dữ liệu.

Nguyên tắc hoạt động của hệ thống RFID còn rất nhiều loại khác phong phú đa
dạng, nhưng tiru trung vẫn tập trung vào hoạt động của dải tần số radio và tuân thủ theo
hoạt động của hai loại thẻ: thẻ thụ động và thẻ tích cực.
3. ỨNG DỤNG THỤC TÊ CỦA CÁC HỆ THỐNG RFID [1,3]
Phát triển ứng dung của RFID xác định trên các lĩnh vực ve công nghiệp, thương
mại và dịch vụ, những nơi dữ liệu sẽ được thư thập. Những nguyên tắc chính được đưa
vào để kiểm soát các khâu như:
Vãn tải và hâu cần
16
sán xuất và ché hiên
Bảo vệ an loàn
Phạm vi ứng dụng bao gồm:
- Thẻ gắn cho động vật cần kiêm soát Animal tiii’f’ifii’
Quán lý rác thải
Kiểm soát thời gian và sự có mặt
Vận chuyển hưu điện
Phân phối hành lý hàng không
Quán ]ý thu phí cấu đường
Postal tracking
Airline baqiỊdge reconciliation
Road toll maiiui>ement
Waste management
Time and attendance
Công ntihê ngày càng phát triển, giá thành RF1D giám đáng kể theo số các ứng
dụng kê trên YÌ1 một số lĩnh vực mới vẩn đang tiếp tục được tìm tòi áp dụng. Một số
ứng dụng nổi bật tiêu biểu là:
Hệ thống giám sát điện tứ hàng hóa EAS. điến hình là giám sát quán áo.
Bảo vệ các thiết bị giá trị khỏi bị mất cắp, quán lý tài sán
Quán lý việc ra vào của các xe ốtô, khu vực đỗ xe. Các thiết bị báo vệ kho
hàng là một ví dụ điển hình.

- Tự động thu phí cầu, đường. Từ năm 1980, hộ thống thu phí đường
{Electronic Road-Pricing - ERP) được đưa vào sử dụng ở I lổng Kõne.
Điểu khiển vào ra các cá nhân trong khu vực bảo mật
Quản lý thời gian và sự có mặt
Quản lý việc chân nuôi súc vật
Nhận dạng chúng loại sản phẩm và quá trình điểu khiến trong các hê thõng
dây chuyển sán xuất
- Hệ thống chống trộm ỏtô
Một ứng dụng trong kiểm soát EAS đối với quần áo:
Hình 14. Sứ chilli’ RFID tciíỊ 11'OIIÍÌ kiếm soái liàiiịi lióa
Báng 1 chi ra một số ứne dụng của RFID và các thông số của hệ thống
Báng 1: Một số ứng dụng cùa RFID
E>A H C ' Q j O C S í A H Ầ n ô i
"R U N G TA ’,' ỉh<1a g t,N THU' /IẼ N !
17
M i'in ur)
llt ík s t
w rili'/ri'iid
flis tlllict
I’liM iT
ronsumplMin
\|)|» lu .llinn
f>
151111
10 n A i : i) k i i / Amin.1
1 II)
32 ) ' o il
hi X)11 A
12l) kH /
c it 11 hK Mow . iK Ct'ss 1. Ik \ ^

iĩr> 2 n il
fi |I A
l2S kH /
I'uh lk
iraii'p i '11
25h
0.5 Lin - 1 ill A 4 M H /
ChMkK llou . I'lil'lk 111111 "1 '<*11
:?()
Jem
- 1 tnA 4/I.V .V iM H/
( úhhK
llnvv
2ĩ( 1
MHIliii
125 kHz
Acccs1’
lIih. k
204 N 11' cm
• 10mA 4 » l M H / CdHiaLilcss chip L'iinK
102-4
10 till 1 iiiA
I3 .5 6M H /
1’Ill'll ic
11,111'pi'rl
X
MMcm - 1 |]|A [2 5k H /
Cinnjv ỉìo\\.
i : n
KHK-III - 1 111A 125 kHz Ac'ccss

clk'L k
4. ANTENNA TRONG HỆ THỐNG RFID [4,5]
Thẻ RFID bị động sử dụng hiệu điện thế cảm ứng của cuộn dây antenna thẻ làm
nguổn nuôi. Hiệu điện thế cảm ứng AC này được chính lưu để cung cấp nguồn thế cho
thiết bị. Khi hiệu điện thế DC thu được đủ lớn, thiết bị mới bắt đầu làm việc. Bằng việc
cung cấp tín hiệu RF mang năng lượng, bộ đọc có khả năng kết nối vào các thiết bị thẻ
bằng phương pháp vô tuyến. VI vậy, có thể thấy việc giao tiếp và truyển năng lượng là
một trong những mấu chốt của hệ thống đọc và thẻ, nên việc nghiên cứu thiết kế cấu
trúc của mạch điện antenna là một yếu tố đảm bảo thành cõng cho các ứng dụng RFID.
Một tín hiệu RF có thể được bức xạ một cách hiệu quả nếu kích thước cùa
antenna so sánh được với bước sóng của tần số hoạt động. Bước sóng tại tần số
13,56MHz là 22,12m. Do đó, thật khó thiết kết những antenna cho ứng dụng RFID có
kích thước lớn như vậy. Để giải quyết, các mạch antenna vòng được thiết kết cộng
hưởng tại tần số sử dụng. Dòng điện chạy trong antenna sẽ bức xạ ra một trường từ gần
theo tỉ lệ r'\
Với thẻ bị động 13,56MHz, độ tự cảm khoảng vài |aH và vài trãm pF cho tụ cộng
hưởng. Hiệu điện thế được truyền giữa bộ đọc và thẻ thống qua liên kết cảm ứng giữa
hai cuộn như trong mô hình biến thế liên kết yếu. Hiệu suất truyền năng lượng có thể
tăng nhanh đáng kể theo độ phẩm chất Q của mạch cộng hưởng.
Việc chọn lựa kiểu dáng và các thông số kỹ thuật của kiểu loại đó của antenna là
công việc chính của để tài để tìm ra các loại antenna thực tế, một bộ phận tối quan
trọng của thẻ cũng như bộ đọc. Một số nguyên tắc được chỉ ra trên hình 15:
18
I ỉìiiI i 14
. Lie’ll ki’ì ý
l
id
(IIIICIIIUI
bõ dọc và tlie
Tag

0.5 inch diam e te r
11
40
-
1,1 ■
&
.eV'
3 x 6 in ch
R ea d er A nte n na
A in rfjS S — —
5 — 6 inch es
1-inch dia m e te r
Tag )
2 'in c h dia m eter
Tag ’

6 - 7
nches
a)
- __
Tag
2-inc h X 3.5-inch"
(C re dit C ard Type)
0 5-inch diam eter
ị? > '
1
1
_ 40
20 X 55 men
Lon g R ange

R e a der
; ' ,ogW* A TaỌ
25 - 30 incho s
1 -inch diam ete r
Tag
0
2-in c h d iam eter
J 5
’- 'J * 0
inch.
'OS
b )
Tag
2-inc h X 3 .5-inch
(C re dit Card Type)
HÌIIÌI 16. Pint thuộc của pliạm vi bộ dọc theo kích thước th è
Theo hình 16 cho thấy kích thước thẻ tăng lên thì phạm vi đọc của thẻ cũng tăng
lên rất nhiều. Trong các hình dạng thẻ được sử dụng, loại antenna vòng xoán chữ nhật
và hình tròn là phổ biến {hình 17)
-• y
Hình 17. Ăng-ten vòng lặp lùnli chữ nhật trong llìực ré'
Vì thế, chúng ta sẽ đi vào tập trung tính toán và thiết kế cho antenna loại này. Bên
cạnh thực nghiệm, chúne ta sẽ sử dụng phần mềm Matlab để thực hiện những tính toán
so sánh với thực nghiệm.
Tính toán lý thuyết cho antenna vòng xoắn chữ nhật
(R ecta n g u lar Planar Spiral Inducto r)
I Ị)
Hình 18. Mỏ hình tính toáiì cho ăng ten vồng xoẳìì chư nhật
1, 2, 3 , 16 là chỉ số của các thanh dẫn. Để tạo ra 4 vòng dây cuộn cảm, cần 16
thanh dẫn như vậy.

s là khoảng trống giữa các thanh dẫn
ổ(= s + \v) là khoảng cách giữa hai thanh dẫn lân cận
/, là chiều dài thanh dẫn 1, ỉ2 là chiều dài thanh dẫn 2
/3 = h , u = I2 " ô ■ /5 “ /1 ■ ò ■ ^6 “ u " ồ .
/ 7 = / 5 - s , / 8 = / 6 - ổ . /g - / 7 - 6 .
= /11 = /9 ~ ò . /-|2 = /1 0 '5 .
^14 = ^12 ” ^ ’ /-|5“ /l3 "ỗ ,
h 6 = /-I4 ■ 5
Độ tự cảm tổng cộng của cuộn dày sẽ bằng tổng của các độ dẫn của các thanh dẫn
thảng thành phần (L0 = L ị + L2 + Lị + +LI6) cộng thêm phần hỗ cảm giữa bản thân
các thanh dẫn:
Lj- = L0 - M + - M.
(1)
Lj Độ tự cảm tổng cộng
Lị, Tổng độ tự cảm của các thanh dẫn thảng
M + Tổng độ hỗ cảm dương của các thanh dẫn
M. Tổng đô hỗ cảm âm của các thanh dẫn
20
Độ hỗ cám M là độ lự cám giữa các thanh dẫn lân cán. Đó hồ cám là ilươne nen
dòng điện trên các thanh dần này cùng chiều, và âm khi chúng là imược chiều. Độ hồ
cám này phụ thuộc vào chiều dài đoạn thanh dẫn VÌ
1 khoáng cách cilia các thanh.
M = 2IF
I là chiều dài thanh dẫn
F là tham biến của độ hỗ cảin
/•■- In ịií;
(I là khoảng cách giữa hai thanh
1 •
, / ■ >
1 2 i

1 -
í
</' _
1 2
/ '
h
Hình 19. Tính toán độ hỗ cám cho hai thanh ilcĩn ị và k
Độ hỗ cám giữa hai thành j, k (hình 19) được tính theo công thức:
1
2
•W/.» = ụ . >:
r '/
for p — 0
(a)
= \ fo r q = ũ (b)
- M
k - r
fo r p - t/
= M,-
for p = c/ = 0
(c)
(d)
Trong đó. Mk+ được tính theo công thức (5):
M,
where
I • /
1. t
",
1 2 I
In : " ■

1 •
■ Ả • ^ :
í
'ỉ'
ỉ V ‘V Ắ •
í/ í '
' /. Ẩ _
J ■ I ■, 2-11
/■ 2 ’
Wí !
■ » • / ' -
</
/. 'í
( 2 )
(3)
(4)
(5)
21
Ọuay lại công thức (1) với những tính toán của M+. M như trẽn cho I.II ca hỗ cám
các thanh dẫn. Hỗ cảm dương và âm do ảnh hường không phai chí giữa thanh cạnh
nhau mà cả các thanh cách xa nhau.
Trong đó. độ tự cảm của bản thân mộl đoạn dẫn được chi ra trên lùnli .V):
Hình 20. Tính toán độ tự cảm của một lớp nưing llìdm•
L
= 0.002/Ị ln í- ^ -ì + 0.50049 + ^— í Ị
Vir + // 3 /
1 J (6)
U’ độ rộng (cm)
t độ dày (cm)
/ độ dài (cm)

Công thức (ó) là công thức chung, sẽ áp dụng cho tất cá các đoạn L dể tìm được
giá trị tổng cộng không kèm hỗ cảm L().
Trên hình 18, ví dụ giữa đoạn / và 5 sẽ cùng chiều dòng, nên M ị sẽ ú) mặt trong
phần M +. Hoặc giữa đoạn 1 và 15 sẽ ngược chiều dòng, nén MỊ ỊỊ sẽ có m;it tronơ phần
M,. Một chú ý nữa là độ hỗ cảm sẽ cực đại với các đoạn dẫn song song, ton sẽ bằng
không đối với các đoạn dẫn nối tiếp. Vì vậy, hỗ cảm giữa các đoạn 1 với 2. / với ổ 1
với 10 sẽ bỏ qua trong tính toán M+, M_. Cuối cùng, ta có:
M
_ = 2(A/1<5 + Aí1_9 + M 1i13)
+2 (A/5 9 + A/5 13 + -V/9 13 )
+2{M3 7 + M 3 -I -I + iw3 15)
+2(
M7
n T-
M j
15 - A/-11 _ 15)
+2(.t/2 6 - ;V/2 10 -
M2
14)
+2 (Ả/g 10 + A /g 14 - M 10 14)
+2(A/4 g - A'/4_ 12 + A/4 16 )
+2 (A/g 12 - A/8 16 - A'/-] 2.16 ^
H)
22
\/ 2( Ư1 3 - \l: 7 - \/1 ^ 1 - \/1 15 )
+ 2( ư 5. 3 ^ ư 5. 7 ■ -^õ. 11 w 5. 15 *
+ 2< -'/9. 3 “ -V/9. 7 ~ l/9. 11 ~ 15*
+ 2 ( ,\/13 15 ,v/13 u \/ l3 7 U13 3 )
+ 2 (.V/2 4 .'V/2 8 ;' /2. 12 -^2. 16 1
+ 2( -'/6 4 - A/g 8 - .ư6 12 - Mq 16 )

+ 2(.l/1ũ 4 ,l/10 g A/10 12 ,\/10 16)
+ 2 ( - ' ư 1 4 4 + , \ / 1 4 g - , U 1 4 1 2 - - U 1 4 1 6 )
( 8)
trong đó, các giá trị Mjk được tính toán trong cóng thức (4)
5. THIẾT KẾ CẨU CẢN lìẰNC, MAXVVELL-WIEN ĐO ĐỘ T ự CẢM L CỦA
CUỘN DÂY [6]
Mạch cầu được sử dụng rất nổi tiếng, gọi là mạch cầu Maxwell - Wien (hoặc đơn
thuần chỉ gọi là mạch cầu Maxwell), chuyên dùng để đo chính xác độ tự cám khi điều
chỉnh các giá trị điện trở và điện dung (hìììh 21).
Hình 21. Mạch cầu cân bằn % do độ tự cám cuộn cláx L3
Vì độ dịch pha cua cuộn cảm và tụ điện là ngược nhau nèn dung kháng có thể cân
bầng được với cảm kháng chi khi chúng được mắc trên hai nhánh đối diện của cầu.
Theo nguyên tác chung khi cầu đạt cân bằng:
Thực hiện cho mạch cụ thể trên hình 21:
An.t.e.nna
L3
R F G e n e r a t o r
12 MHz
R, _ R, + jũ)Ly
( 10)
j(oC\
23
/
\
Rt X Rt = (R,
+
jLjw)
+ jruC\
( 1 1 )
L. = Rt ■ R, ■ Ọ

RI Biến trở vi chinh 100 Ohm.
R 2=10K , R4-10 Ohm.
C2=10 nF cho các phép đo độ tự cảm dưới 5uH
C2 =20nF cho các phép đo L> 5uH.
( 12)
Thay dổi R, sẽ làm thay đổi tính cảm kháng hay dung kháng của tín hiệu đo trên dao
dộng ký. Tại vị trí cân bằng, giá trị R, sẽ làm cho thỏa mãn tính thuần trở. Điều này được thể
hiện trong sự quay pha tín hiệu trên dao động ký. Tại điểm quay pha, cố định lại giá trị R, và
tính toán L, theo (//), (12).
Tín hiệu RF thu được từ máy phát sử dụng thạch anh 12MHz tương đối gần với
tần số hoạt động 13,56MHz của thẻ RFID (hình 22).
Một ưu điểm của mạch đo Maxwell so V Ớ I mạch cầu cân bằng sử dung cho hai
cuộn cảm là ở đây dùng tụ c và cuộn L mắc nhánh đối diện, sẽ tránh được độ hỗ cảm
nếu trong mạch có hai cuộn dây đật gần nhau. BỞI vì từ trường rất khó che chắn nên chí
một lượng biến thiên rất nhỏ từ cuộn này có thể sinh ra cảm ứng tại cuộn kia. Vi thế,
nếu chỉ có một cuộn, sẽ loại trừ được hiệu ứng hỗ cảm này.
Một ưu điểm nữa, theo (II), (12) thấv rằng sự cân bằng của cầu Maxwell-Wien là
độc lập với tần số của máy phát RF, trong một số trường hợp. cầu có thể đạt cân bằng
với sự trộn tần của tín hiệu lối vào.
_r-0
Hình 22. Máy phát thạch anh 12MHz
24
6. THIẾT KẾ ANTENNK, f)() ĐỘ T ự CẢM s ứ Ỉ)Ị N(Ỉ MẠCH C Ấl ĐÃ THIKT
KẾ, SO SẢNH VỚI TÍNH TOÁN LÝ THUYẾT TRÊN PHẨN MỀM
MATLAB
• Sử cỉụng phần mỏm thiếl kê mạch PCB của Protel đế thiết kê các antcnna
\’ới các thông số theo yêu cẩu.
• Sử dụng mạch đo trên hình 21 đế đo L của các cuộn dâv vừa thiết kế.
• Viẽt phẩn mềm Matlab với các thông số lỏi vào tương ứng như trong thiết
kê thực nghiệm đổ tìm độ tự cám theo cỏns thức lv thuyết (/). (6 ). (7). (ố’).

Các thông số cho antenna: a - JO cm, b = 5 cm , s - O.J cm, U’ - 0.1 cm (hình 23)
Hình 23. Antenna cho llié RFID
6.1 Độ tự cảm của antenna tăng theo sỏ vòng N (hình 24).
a-10cm, b=5cm. w=0.1cm. s=0.1cm, t=0 0001cm

Theoretical
□ Experiment
Turns N
Hình 24. Độ tự cám L của antenna với sô vòn° từ ỉ đến Ỉ0
Điểu này hiển nhiên vì trong công thức (/), có thành phần L(> tăng theo N. Kết quả
ỉý thuyết và thực nghiệm gần như trùng nhau, vì trong tính toán lý thuyết và trong viết
phần mềm có kể đến sự có mặt của hỗ cảm giữa các thanh dẫn.
Khi có ít vòng dây, các thanh dẫn cùng chiểu dòng gần nhau hơn và cách xa các
thanh ngược chiểu dòng. Trong trường hợp này, hỗ cảm dương sẽ chủ đạo (N từ 1 đến
5). Trường hợp còn lại (N>5), các thanh dẫn chiều dòng ngược nhau cũng tương đối
gần nhau, hỗ cảm âm tăng, dẫn đến việc giảm tí lệ tăng của độ tự cảm theo sự tăng N.
25
6.2 Đ ộ lự cảm phụ thuộc độ rộng w, khoảng cách giữa các thanh V
(h ình 2 5,2 6).
a=10cm. b=5cm, w=Q.1cm, s=0.1cm, 1=0.0001cm
Width w(cm)
Hình 25. Độ tự cảm L của anten theo độ l ộnq thanh (lẫn
a= t0am, b=5cm. w=0 lem . s =0 lem. 1=0 0001cm
Hình 26. Độ tự cám L phụ thuộc khoảng cách gi ưa các tlianh dần
Đối với hình 25, theo còng thức (6) thì thành phần VV' trong tính toán L của một
thanh dẫn sẽ bị ảnh hưởng lớn hơn trong số hạng In (phẩn nằm dưới mẫu so), ít ảnh
hưởng hơn trong số hạng không ìn (phần nằm trên tử sô). Vì vậy, L của mỗi thanh sẽ
giảm theo sự tăng của bề rộng thanh u\
Giải thích hình 26. khi khoảng cách s tăng lên, theo công thức (3), hê số độ hỗ
cảm F giữa các thanh dẫn cùng chiều sẽ giảm, làm cho hỗ cảm dương M+ giảm. Điểu

này cũng đúng cho các thanh dẫn ngược chiều, tức là M. cũng giảm, nhưno tốc độ
không bằng của M+. Vì vậy, độ tự cảm L tổng cộng cũng giảm nhanh theo khoảng
trống giữa các thanh.
Vì bước sóng trong dải tần (<135 kHz: 2400 m, 13,56 MHz: 22,1 m) rất lớn nên
khó có thể thiết kế antenna theo điều kiện 1/4 bước sóng. Mặt khác, hệ số phẩm chất Q
của mạch cộng hưởng song song tỉ lệ thuận với y ^ Ị —, hiệu điện thế cộng hường tỉ lệ
thuận với sô vòng dây N. Có nghĩa là việc thiết kế antenna thẻ RFID phải làm sao cho
tìm ra được giá trị L phù hợp. Theo tính toán, L & 3 ụH là thích hop cho tần số làm
việc 13,56MHz.
Trong phẩn thực nghiệm trên, sẽ rút ra được các thông số cần thiết là:
a = 10 cm, b = 5 cm, s = 0.1 cm, w = 0.1 cm, t = 0.0001 cm
26
KẾT LUẬN
Trong thời gian làm đề tài, tiếp xúc với các khối lượng thông tin lừ nhiều phía về
kiến Ihức cũng như những khá năng ứng dụng của hệ thống nhận dạng vỏ tuyên RF1D.
nhóm tác giả nhận thấy tầm quan trọng và tính ưu việt của việc sir dụng RFID trong
khoa học. xã hội. một lĩnh vực đã hình thành từ rất sớm và phát triển vỏ cùn2 mạnh mẽ
cho đến ngày nay.
Đê hoàn chinh được cả hệ ihôYig thì sẽ là một khối lượng công việc khống lồ liên
quan đên nhiều lĩnh vực nghiên cứu và vì thế sẽ cần một nhóm đông các cán bộ nghiên
cứu cũng như kinh phí hỗ trợ.
Phần chính cùa đổ tài đã đi vào tìm hiếu và thiết kế thành cõng phần hiện tirợnc
vật lý cư bán nhất của hệ thống RFID.
- Các antenna cuộn dây vòng xoắn đã đưực chê' tạo.
Mạch điện cầu cân bằng Maxvvell-Wien cũng được thiết kê đế đo các giá trị độ
tự cảm L < 10jiH.
- Sự phù hợp về các tính toán lý thuyết và kết quả thực nghiệm cho thấy đón2
góp rất quan trọng của độ hỗ cảm giữa các thanh dần trong tính toán L.
Đã tìm ra được các thở na số chính xác của các antenna vòng xoắn để có được
giá trị L - 3(.iH. phù hợp cho hệ thống RFID 13,56MHz.

Công việc đã thực hiện là bước khới đầu quan trọng trong phát triến kỹ thuật
RFID. Để hoàn thành hệ thống, các bước nghiên cứu kế tiếp là xây dựng một hệ thống
RFID 1 -bit transponder do không cần thiết đến sử dựng microchip lưu giữ dữ liệu cũng
như không liên quan đến kỹ thuật điều chế tải phức tạp. Và bước hoàn thiện cuối cùng
là thiết kế antenne có gắn microchip và thiết kế bộ đọc chip.
Đề xuất của nhóm tác giả là kính mong sự hỏ trợ kinh phí tiếp theo của Nhà
trường để cố thể có được hệ thống thẻ RFID cho cán bộ trường.
27