rfid Technik

Die RFID-Technologie verwendet elektromagnetische Wellen im Bereich der Radiofrequenzen (Frequenzbereiche). Bei passiven Transpondern wird die gesamte Energie, die für deren Betrieb benötigt wird, vom Lesegerät zur Verfügung gestellt. Zu diesem Zweck erzeugt die Antenne des Lesegeräts ein starkes elektromagnetisches Feld, das in die Antennenspule des Transponders eindringt. Durch Induktion wird in der Antennenspule eine elektrische Spannung erzeugt, die zur Energieversorgung des Mikrochips verwendet wird. Für die Datenübertragung stehen im Wesentlichen zwei verfahren zur Verfügung: die induktive Kopplung und die Backscatter-Kopplung.

Induktive Kopplung

Im Transponder bildet ein Kondensator zusammen mit der Spule der Antenne einen elektrischen Schwingkreis, der eine bestimmte Resonanzfrequenz besitzt. Auch am Lesegerät befindet sich eine Antenne, die ein elektromagnetisches Wechselfeld aussendet. Dieses Wechselfeld induziert in der Spule des Transponders eine Spannung, die dann am größten ist, wenn die Resonanzfrequenz mit der Frequenz des Wechselfeldes übereinstimmt. Wenn der resonante Transponder sich im Bereich des Wechselfeldes aufhält, wird dem Feld Energie entzogen. Dieser Energieverbrauch führt am Lesegerät zu einem Spannungsabfall. Die Änderung der Spannung am Lesegerät kann mittels der sog. Lastmodulation zur Datenübertragung zwischen Transponder und Lesegerät genutzt werden.

Backscatter-Kopplung

Ähnlich wie bei der Radartechnik werden bei der Backscatter-Kopplung elektromagnetische Wellen reflektiert. Da aus physikalischen Gründen das reflektierende Objekt mindestens so groß sein muss wie die halbe Wellenlänge der ankommenden Welle, eignet sich das Verfahren in der RFID-Technologie besonders für hohe Frequenzen ab dem Ultra-Kurzwellenbereich. Die von der Antenne des Lesegeräts erzeugte Welle wird von der Antenne des Transponders reflektiert und ein Teil der reflektierten Welle wird wieder von der Antenne des Lesegeräts empfangen. Da die reflektierte Welle eine zur gesendeten Welle entgegengesetzte Richtung hat, kann das Sendesignal mittels eines Richtkopplers vom reflektierten Signal getrennt und weitestgehend unterdrückt werden, so dass das Reflexionssignal übrig bleibt. Die Daten des Transponders werden durch Amplitudenmodulation der reflektierten Welle übertragen.

Antikollisions-Verfahren

Bei vielen Anwendungen der RFID-Technologie müssen die Lesegeräte Signale von mehreren Transpondern empfangen und verarbeiten. Befinden sich zum Beispiel in einem Einkaufswagen mehrere Waren, hat das Lesegerät die Aufgabe, die Signale sämtlicher an den Waren befestigter Transponder auszuwerten. Da die Transponder eines RFID-Systems gewöhnlich im selben Frequenzbereich arbeiten, überlagern sich die gleichzeitig von den Transpondern gesendeten Signale und das Lesegerät ist außerstande, die ankommenden Signale zu identifizieren. Daher werden Antikollisions-Verfahren eingesetzt, die dafür sorgen, dass die Transponder ihre Signale einzeln zeitversetzt absenden. Ein häufig eingesetztes Antikollisions-Verfahren ist das probabilistische Aloha-Verfahren. Dabei versendet jeder Transponder seine Daten mit einer individuellen zufälligen Zeitverzögerung. Durch mehrere Anforderungen des Lesegeräts im Laufe weniger Sekunden ist die Wahrscheinlichkeit sehr groß, dass alle Transponder ihre Daten an das Lesegerät haben weitergeben können. Während das Aloha-Verfahren vom Transponder ausgeht, beruht das Tree-Walking-Verfahren auf einer deterministischen Abfrage durch das Lesegerät. Die ID-Nummer eines Transponders ist meist in Baumstruktur aufgebaut, bei welcher der erste Teil der ID-Nummern gleich ist, und die ID-Nummern der Transponder sich immer weiter verzweigen. Das Lesegerät erweitert systematisch die Abfrage, solange, bis keine Kollisionen mehr auftreten. Aufgrund der Baumstruktur der ID-Nummern lässt sich innerhalb kurzer Zeit eine große Anzahl von Transpondern mit ihren jeweiligen ID-Nummern ansprechen.

Alle Angaben ohne Gewähr.