RFID. Μελέτη παθητικού UHF RFID συστήματος και σχεδίαση κεραιών tag. Σινάτκας Γιώργος Τσιχλάκης Νεκτάριος

Transcript

1 RFID Μελέτη παθητικού UHF RFID συστήματος και σχεδίαση κεραιών tag Σινάτκας Γιώργος Τσιχλάκης Νεκτάριος

2 Για την εργασία αυτή θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε τον Αντώνη Δημητρίου, τον Δημήτρη Ντάικο και τον Σταμάτιο Αναστασιάδη για τη βοήθειά τους.

3 Περιεχόμενα Τι είναι RFID...4 Τύποι RFID tag...5 Δομή ενός RFID συστήματος...5 Ιστορική αναδρομή...7 Εφαρμογές RFID...7 Παθητικό UHF RFID σύστημα...8 Reader...9 Tag Επικοινωνία Forward Link Reverse Link Σχεδίαση Κεραίας Tag Κριτήρια επίδοσης Προδιαγραφές σχεδίασης Διαδικασία σχεδίασης Παρουσίαση Κεραιών... 0 Kεραίες μαιάνδρου... Παράμετροι κεραιών μαιάνδρου... 5 Επίδοση κεραιών μαιάνδρου... 9 Κεραία αναδιπλωμένου διπόλου Κατασκευή κεραιών Μέτρηση κεραιών Συμπεράσματα... 41

4 Τι είναι RFID Η RFID ανήκει στις τεχνολογίες Auto-Identification. Ο όρος Auto-ID αναφέρεται γενικά σε μεθόδους αναγνώρισης αντικειμένων και συλλογής πληροφοριών από αυτά. Mε τον όρο Radio-Frequency Identification αναφερόμαστε σε ασύρματα συστήματα που χρησιμοποιούν ηλεκτρομαγνητικά κύματα στην περιοχή των ραδιοσυχνοτήτων για να μεταφέρουν πληροφορίες από ένα αντικείμενο με σκοπό την αναγνώριση, την κατηγοριοποίηση ή την παρακολούθησή του σε ένα ελεγχόμενο περιβάλλον. Ένα τέτοιο σύστημα απαρτίζεται από έναν αναγνώστη (transceiver ή reader), μία ετικέτα(transponder ή tag) και κεραίες που μεσολαβούν μεταξύ των τάσεων στα σύρματα και των κυμάτων στον αέρα, τις reader antennas και tag antennas αντίστοιχα. Άλλες Auto-ID τεχνολογίες είναι: Barcode Μαγνητικές ταινίες Smart cards Οπτική αναγνώριση Βιομετρικά χαρακτηριστικά (όπως αποτυπώματα, σάρωση αμφιβληστροειδούς) Αναγνώριση φωνής Το barcode και τα RFID είναι δύο διαφορετικές τεχνολογίες με ορισμένες κοινές εφαρμογές. H RFID έχει αντικαταστήσει σε πολλές περιπτώσεις την ευρέως χρησιμοποιούμενη μέχρι σήμερα barcode τεχνολογία. Η δυνατότητα της RFID να αναγνωρίζει ταυτόχρονα περισσότερα από ένα αντικείμενα, χωρίς μάλιστα να απαιτεί πολύ κοντινή απόσταση ή οπτική επαφή, σε αντίθεση με την barcode, την κάνει πιο δημοφιλή. Παρακάτω συνοψίζονται σε πίνακα οι διαφορές των δύο: Πίνακας 1: Διαφορές Barcode και RFID τεχνολογίας. Barcode Απαιτεί οπτική επαφή Αναγνώριση ενός αντικειμένου τη φορά Μόνο ανάγνωση πληροφορίας Περιορισμένος όγκος πληροφορίας Μεγάλη ευαισθησία στον σχετικό προσανατολισμό του υπό αναγνώριση αντικειμένου και του reader Λιγότερο ακριβό Εύκολη τύπωση πάνω σε επιφάνειες RFID Δεν απαιτείται οπτική επαφή Ταυτόχρονη αναγνώριση πολλαπλών tags Δυνατότητα εγγραφής πληροφορίας στα tags Δυνατότητα αποθήκευσης περισσότερης πληροφορίας Χαμηλή ευαισθησία ως προς τον προσανατολισμό Πιο ακριβό Σύνθετη διαδικασία παραγωγής των tag

5 Τύποι RFID tag Τα RFID λειτουργούν γενικά σε αρκετές συχνότητες και ανάλογα με τη συχνότητα λειτουργίας τους χωρίζονται σε κατηγορίες. Στις khz (LF), MHz (HF), MHz (UHF) και.45 ή 5.8 GHz (Microwave). Στη UHF band υπάρχουν δύο περιοχές ενδιαφέροντος. Μία γύρω στα 400 και η πιο συνηθισμένη γύρω στα 860 για την Ευρώπη και 915 ΜHz για την Αμερική. Ο λόγος που τα UHF έχουν επικρατήσει είναι ότι στις χαμηλές συχνότητες έχουμε μικρότερη απόσταση ανάγνωσης του tag και μικρό data transfer ratio ενώ σε υψηλότερες οι περιβαλλοντικοί παράγοντες επιδρούν σε μεγαλύτερο βαθμό αρνητικά στο σύστημα. Έτσι, η επιλογή των UHF συχνοτήτων φαίνεται ως ένας καλός συμβιβασμός. Υπάρχουν δύο κατηγορίες tag, τα επαγωγικά (inductive) και τα tag ακτινοβολίας (radiative). Στα μεν επαγωγικά η μεταφορά πληροφορίας γίνεται με την επαγωγική σύζευξη reader και tag, άρα το read range συγκρίσιμο με τις διαστάσεις της κεραίας του reader και εξαρτάται από τον σχετικό προσανατολισμό reader και tag. Η κατάσταση είναι διαφορετική όταν χρησιμοποιείται radiative coupling. Επειδή η ισχύς μειώνεται αργά με την απόσταση και το μήκος κύματος είναι μικρό σε σχέση με τις τυπικές αποστάσεις reader-tag, οι ανακλάσεις από αντικείμενα του περιβάλλοντος αλλοιώνουν το σήμα που εκπέμπει η κεραία του reader, δημιουργώντας μια πιο σύνθετη κατάσταση. Άλλος διαχωρισμός των tag γίνεται με βάση τον τύπο της τροφοδοσίας τους. Χωρίζονται σε: Ενεργά tag (Active tags) Διαθέτουν τη δική τους μπαταρία και το δικό τους πομπό οπότε δεν επηρεάζονται από τα ανακλώμενα σήματα γι αυτό επικοινωνούν σε μεγαλύτερες αποστάσεις ( m). Ημι-ενεργά tag (Semi-active tags) Έχουν μπαταρία αλλά δεν έχουν πομπό. Παθητικά tag (Passive tags) Δεν έχουν ούτε μπαταρία ούτε πομπό αλλά λαμβάνουν ισχύ από το κύμα του reader. Δομή ενός RFID συστήματος Σχηματικά θα μπορούσαμε να περιγράψουμε τα επίπεδα ενός RFID συστήματος ως εξής: Φυσικό επίπεδο, το οποίο αποτελείται από: o Ένα ή περισσότερα tags o Έναν ή περισσότερους readers με μία ή περισσότερες κεραίες reader o To περιβάλλον όπου εγκαθίσταται το σύστημα και κυρίως αναφέρεται στα RF σήματα που υπάρχουν στο χώρο και στα αντικείμενα που προκαλούν ανάκλαση των σημάτων.

6 Επίπεδο συστημάτων πληροφορικής, το οποίο αποτελείται από : o Hardware όπως υπολογιστές o Δίκτυα o Λογισμικό (οδηγοί των συσκευών που χρησιμοποιούνται, φίλτρα, εφαρμογές, βάσεις δεδομένων). Τα περισσότερα tag έχουν ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα (IC), γνωστό ως silicon chip,το οποίο περιέχει την ταυτότητα του tag (serial number) και οποιαδήποτε άλλη πληροφορία (όπως ημερομηνία παραγωγής προϊόντος, αριθμός παρτίδας, αριθμός αποθέματος κτλ.) σχετική με το αντικείμενο, καθώς και τη λογική που χρειάζονται τα πρωτόκολλα επικοινωνίας μεταξύ του reader και του tag. Υπάρχουν όμως και tag που δεν χρησιμοποιούν κάποιο IC αλλά με τη βοήθεια ινών (λεπτές κλωστές, αγώγιμα σύρματα, ελάσματα κτλ. ) ανακλούν ένα μέρος του σήματος του reader κι αυτό το μοναδικό επιστρέφον κύμα αποτελεί αναγνωριστικό του αντικειμένου. Οι κεραίες reader μπορεί να είναι ενσωματωμένες στον reader ή να συνδέονται μέσω καλωδίου, σε αντίθεση με τα tag όπου κεραία και microchip ενώνονται άμεσα. Επίσης ο reader μπορεί να περιλαμβάνει μία δικιά του διεπαφή χρήστη αλλά στις περισσότερες εφαρμογές συνδέεται σε ένα δίκτυο ή σε έναν υπολογιστή, που επιδρά με το χρήστη για τον έλεγχο του reader και αποθηκεύει και εμφανίζει τα αποτελέσματα. Η επικοινωνία μεταξύ reader και tag γίνεται μέσω ζεύξεων στο κανάλι που παρεμβάλλεται. Οι ζεύξεις χωρίζονται στην απευθείας ζεύξη που φέρει πληροφορίες από το reader στο tag και στην αντίστροφη ζεύξη που οδηγεί πληροφορίες από το tag στο reader. Σχήμα 1: Δομικό διάγραμμα RFID συστήματος. Ακολουθώντας τα διεθνή πρότυπα, δίνεται στο tag το serial number του και μαζί με άλλες πληροφορίες αποθηκεύεται στο chip. Μέσω της δομής που περιγράψαμε προηγουμένως, ένας reader αποκτά πληροφορίες για αντικείμενα που φέρουν tag. Συνήθως είναι αναγκαία η συλλογή, αποθήκευση και επεξεργασία των δεδομένων σε βάσεις δεδομένων, ανάλογα με το μέγεθος της εφαρμογής. Κάποιες απλές εφαρμογές μπορεί να απαιτούν μια βάση δεδομένων που απλά να καταγράφει τη λίστα των μοναδικών αναγνωρίσεων tag. Σε μεγάλες επιχειρήσεις ή οργανισμούς, οι λειτουργίες διεκπαιραιώνονται από μεγαλύτερες βασεις

7 δεδομένων τόσο λόγω του μεγαλύτερου όγκου δεδομένων όσο και της απαίτησης για πιο αποτελεσματική και ακριβή αναζήτηση αντικειμένων. Mια ολόκληρη κλάση από λογισμικό που είναι γνωστή ως RFID middleware, αναπτύσσεται ως γέφυρα μεταξύ των διεργασιών της βάσης δεδομένων και του RFID εξοπλισμού. Ιστορική αναδρομή Τα θεμέλια της τεχνολογίας RFID τέθηκαν κατά τον δεύτερο παγκόσμιο πόλεμο, όταν οι Γερμανοί βρήκαν έναν απλό τρόπο να ξεχωρίζουν τα δικά τους από τα εχθρικά αεροπλάνα που εμφανίζονταν στα ραντάρ. Ανακάλυψαν λοιπόν ότι αν το αεροπλάνο που θα προσέγγιζε τη βάση έκανε περιστροφή, τότε άλλαζε το κύμα που ανακλώνταν πίσω στο ραντάρ κι αυτό με τη σειρά του ειδοποιούσε τον χειριστή. Ένας τρόπος βέβαια που δεν ταίριαζε με την αξιοπιστία που απαιτεί μια στρατιωτική εφαρμογή. Η σχετική έρευνα συστημάτων που εκμεταλλεύονταν το οπισθοσκεδαζόμενο κύμα συνεχίστηκε και μετά τον πόλεμο. Έτσι η πρώτη εμπορική εφαρμογή RFID χρονολογείται τη δεκαετία του 1960 από εταιρείες που χρησιμοποίησαν την τεχνολογία RF σε αντικλεπτικό σύστημα για να διαπιστώνουν εάν ένα αντικείμενο καταστήματος είναι πληρωμένο ή όχι. Αυτή είναι από τότε η πιο συνηθισμένη εφαρμογή RFID τεχνολογίας. Η ηλεκτρονική ταυτοποίηση αντικειμένων τράβηξε την προσοχή μεγάλων εταιριών όπως η RCA, Raytheon οι οποίες δημιούργησαν σχετικές ερευνητικές μονάδες κι έτσι η εν λόγω τεχνολογία εξελίχθηκε και εξαπλώθηκε γρήγορα. Τη δεκαετία του 1980 στην Αμερική οι εφαρμογές εστιάζονταν στην ηλεκτρονική πληρωμή διοδίων και στις έξυπνες ταυτότητες (smart ID cards). Την ίδια εποχή στην Ευρώπη αρκετές εταιρείες ασχολήθηκαν με ανάπτυξη σημαντικών εφαρμογών στη βιομηχανία και στις επιχειρήσεις, παρακολούθησης ζώων ενώ το 1970 έγινε στη Νορβηγία παγκοσμίως η πρώτη εμπορική εφαρμογή για την ηλεκτρονική πληρωμή διοδίων. Το 1990 μηχανικοί της IBM πατένταραν το πρώτο σύστημα UHF RFID. Τα επιτεύγματα τους οδήγησαν σύντομα στο πρώτο ανοιχτό ηλεκτρονικό σύστημα πληρωμής διοδίων σε αυτοκινητόδρομο στην Oklahoma το 1991 και έπειτα στο πρώτο μικτό σύστημα ελέγχου κυκλοφορίας παράλληλα με πληρωμή διοδίων στο Houston το 199. Εφαρμογές RFID Τα RFIDs έχουν ευρή φάσμα εφαρμογών μειώνοντας το χρόνο και τα σφάλματα. Στο στάδιο της παραγωγής από μικρές επιχειρήσεις έως πολυεθνικές (πχ. αυτοκινητοβιομηχανία) βρήκαν τρόπο να μειώσουν το χρόνο παραγωγής. Κατόπιν στην αλυσίδα ανεφοδιασμού, όπως για την ταυτοποίηση εμπορευμάτων σε μεταφορικά πλοία, λιμάνια ή σε αποθήκες. Παρόμοια σε ιατρικές εφαρμογές γίνεται χρήση τους για την ταυτοποίηση γνησιότητας και κατοχής πατέντας ενός σκευάσματος αλλά και για την ανίχνευση εξοπλισμού σε νοσοκομεία. Στο χώρο των μεταφορών δίνεται η δυνατότητα παρακολούθησης της θέσης και της ταχύτητας των τρένων, η ταυτοποίηση τους όταν φτάνουν στο σταθμό και η ηλεκτρονική πληρωμή διοδίων στους αυτοκινητοδρόμους. Εξίσου σημαντικές είναι και οι εφαρμογές σχετικές με την ασφάλεια. Οι ηλεκτρονικές πληρωμές γίνονται πιο αξιόπιστες μέσω καρτών που κάνουν χρήση της εν λόγω τεχνολογίας για τη διάκριση τους από άλλες και τα οχήματα με αντικλεπτικό σύστημα μεταδίδουν το στίγμα τους ώστε να εντοπίζονται. Επίσης εφαρμόζεται και στην ασφάλεια εγκαταστάσεων ή εκδηλώσεων μέσω της αναγνώρισης των

8 ατόμων που μπορούν να έχουν πρόσβαση. Μικρότερης κλίμακας εφαρμογές συναντιόνται σε βιβλιοθήκες, video club, πάρκα ψυχαγωγίας κτλ. Σχήμα : Εφαρμογή RFID για την ανίχνευση-ταυτοποίηση τρένων. Παθητικό UHF RFID σύστημα Το σύστημα επικοινωνίας που θα μελετηθεί φαίνεται στο Σχήμα 3. Αποτελείται από έναν πομπό/δέκτη (reader), την ετικέτα (tag) και το κανάλι μετάδοσης. Σκοπός της διάταξης είναι ο reader να λάβει πληροφορίες που είναι αποθηκευμένες σε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα (Integrated Circuit-IC) που είναι ενσωματωμένο στο tag. Σε γενικές γραμμές η λειτουργία του συστήματος βασίζεται στην εκπομπή από την πλευρά του reader ενός διαμορφωμένου RF σήματος προς την πλευρά του tag. Το tag αποκρίνεται σε αυτή την εξωτερική διέγερση στέλνοντας τα δεδομένα που έχει αποθηκευμένα στο IC. Αυτό επιτυγχάνεται με τη διαμόρφωση του οπισθοσκεδαζόμενου κύματος (backscattered wave) που προέρχεται από τον reader, λειτουργία που θα αναλυθεί στη συνέχεια. Επειδή η απαιτούμενη ισχύς για τη λειτουργία του IC εξασφαλίζεται από το προσπίπτον κύμα του reader, το σύστημα χαρακτηρίζεται ως παθητικό. Αρχικά, θα μελετηθούν τα βασικά στοιχεία της λειτουργίας του reader και του tag και στη συνέχεια θα αναλυθεί λεπτομερέστερα η μεταξύ τους επικοινωνία. Η εξέταση του τρόπου επικοινωνίας θα αναδείξει τις προδιαγραφές που θα πρέπει να πληροί η σχεδίαση τόσο του reader όσο και του tag ώστε η μεταξύ τους επικοινωνία να είναι αποτελεσματική. Σχήμα 3: Παθητικό RFID σύστημα.

9 Reader Ο reader περιλαμβάνει έναν πομπό και ένα δέκτη, οι οποίοι συνεργάζονται για να επικοινωνήσουν με το tag. Ο πομπός έχει δύο στόχους: 1. Μεταφορά δεδομένων στο tag, που σχετίζονται με τις αντίστοιχες εντολές που δίνει ο χειριστής του reader (π.χ. ανάγνωση του tag, εγγραφή στη μνήμη του tag κ.α.),. Μεταφορά ισχύος για τη λειτουργία του tag. Όπως περιγράφηκε παραπάνω, η επικοινωνία στηρίζεται στην οπισθοσκέδαση του εκπεμπόμενου κύματος του reader από το tag. Επομένως, ο reader, εκτός από τα δεδομένα που στέλνει στο tag, θα πρέπει να εκπέμπει ένα σήμα το οποίο θα χρησιμοποιηθεί για να διαμορφωθεί από το tag. Έτσι, σε ένα παθητικό RFID σύστημα ο πομπός μεταδίδει ένα CW κύμα 1 όσο ο δέκτης περιμένει το σήμα από το tag. Η ταυτόχρονη αυτή λειτουργία του πομπού και του δέκτη ονομάζεται full-duplex επικοινωνία και διακρίνεται από τη halfduplex, στην οποία ο πομπός κλείνει όταν ο δέκτης επιχειρεί να ανακτήσει ένα σήμα. Σχήμα 4: Παράδειγμα half-duplex επικοινωνίας. Σχήμα 5: Παράδειγμα full-duplex επικοινωνίας. Πέρα από το χαρακτηριστικό της full-duplex λειτουργίας, ένα ακόμη χαρακτηριστικό του reader αφορά την κεραία. Υπάρχουν δύο κυρίαρχες αρχιτεκτονικές: η διστατική και η μονοστατική (Σχήμα 6). Στη διστατική αρχιτεκτονική ο πομπός και ο δέκτης χρησιμοποιούν δύο διαφορετικές κεραίες ενώ στη μονοστατική μοιράζονται μία κοινή κεραία. Βέβαια στη δεύτερη περίπτωση για το διαχωρισμό του εκπεμπόμενου σήματος από το λαμβανόμενο είναι απαραίτητη η χρήση ενός κυκλοφορητή. 1 CW κύμα (Conitnuous Wave) είναι ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα σταθερού πλάτους και σταθερής συχνότητας. Ο κυκλοφορητής (circulator) είναι ένα παθητικό μη αμοιβαίο τρίθυρο συνήθως κύκλωμα το οποίο μεταφέρει το σήμα από τη μία θύρα στην αμέσως επόμενη (και μόνο σε αυτήν). Η αμέσως επόμενη θύρα καθορίζεται με φορά ωρολογιακή ή ανθωρολογιακή ανάλογα με τον κυκλοφορητή.

10 Σχήμα 6: Η διστατική και μονοστατική αρχιτεκτονική του reader. Tag Το παθητικό tag αποτελείται από το ολοκληρωμένο κύκλωμα (IC-Integrated Cricuit), στο οποίο βρίσκεται αποθηκευμένος ο μοναδικός κωδικός-ταυτότητα του tag, και από την κεραία λήψης στην οποία συνδέεται το IC. Η σχεδίαση της κεραίας λήψης είναι και το βασικό αντικείμενο αυτής της εργασίας και αναφερθούμε αναλυτικά στη συνέχεια. Μια απλοποιημένη απεικόνιση του IC δίνεται στο Σχήμα 7. Σύμφωνα με το σχήμα, το IC αποτελείται από: 1. Ένα κύκλωμα ανόρθωσης που μετατρέπει την εναλλασσόμενη ισχύ που δέχεται το tag στην απαραίτητη DC ισχύ για τη λειτουργία του IC. Το κύκλωμα αυτό αποτελείται από μία δίοδο και έναν πυκνωτή με μεγάλη χωρητικότητα ο οποίος στοχεύει στην ελαχιστοποίηση της τάσης κυμάτωσης, ώστε η DC ισχύ να είναι κατά το δυνατόν σταθερή.. Έναν ανιχνευτή περιβάλλουσας που αποτελείται από μία δίοδο και έναν πυκνωτή μικρότερης χωρητικότητας ώστε να είναι σε θέση να παρακολουθεί και να αποδιαμορφώνει τα δεδομένα που στέλνει o reader. 3. Την περιοχή λογικής (logic) που αποτελείται από λογικές πύλες όπου εκτελούνται οι αλγόριθμοι που είναι απαραίτητοι για τη λειτουργία του tag και την περιοχή μνήμης (memory) όπου βρίσκεται αποθηκευμένος ο κωδικός-ταυτότητα του IC. 4. Ένα διακόπτη, που στην προκειμένη περίπτωση είναι ένα FET τρανζίστορ, και ο οποίος χρησιμοποιείται στη διαμόρφωση του προσπίπτοντος κύματος με στόχο τη μετάδοση των δεδομένων που είναι αποθηκευμένα στο IC. Ουσιαστικά, στο συγκεκριμένο σχήμα, φαίνεται ότι το FET τίθεται σε λειτουργία από έναν παλμό τάσης που αντιστοιχεί στο λογικό 1 βραχυκυκλώνοντας την κεραία, με αποτέλεσμα να διαρρέεται από μέγιστο ρεύμα. Αντίθετα, στο λογικό 0 το FET βρίσκεται σε αποκοπή και το ρεύμα της κεραίας καθορίζεται από το υπόλοιπο κύκλωμα. Αυτές οι δύο καταστάσεις χρησιμοποιούνται για να αλλάξουν τη συμπεριφορά του tag και συνεπώς να προσδώσουν στο οπισθοσκεδαζόμενο κύμα δύο διακριτές μεταξύ τους καταστάσεις. Η λειτουργία αυτή μπορεί να παρομοιαστεί με έναν καθρέφτη που άλλοτε ανακλά το φως προς τα μάτια μας και άλλοτε όχι.

11 Σχήμα 7: Σχηματική απεικόνιση του παθητικού tag. Επικοινωνία Αφού εξετάστηκαν τα βασικά στοιχεία λειτουργίας του reader και του tag, θα εξετάσουμε στη συνέχεια τα χαρακτηριστικά της μεταξύ τους επικοινωνίας. Η επικοινωνία μεταξύ του reader και του tag διακρίνεται σε δύο τμήματα όπως φαίνεται στο Σχήμα 3: 1. Επικοινωνία reader-tag (Downlink ή Forward Link). Επικοινωνία tag-reader (Uplink ή Reverse Link ή Backscattered Link). Forward Link Το forward link μπορεί να παρασταθεί από μία κεραία εκπομπής και μία κεραία λήψης όπως φαίνεται στο Σχήμα 8. Ζητούμενο στη διάταξη αυτή είναι να βρεθεί η ισχύς P chip που καταλήγει στο IC του tag αν είναι γνωστή η ισχύς P trans που εκπέμπει ο reader. Σχήμα 8: Forward link Η ισχύς P tag που μεταφέρεται στο φορτίο της κεραίας του tag και η ισχύς P trans που εκπέμπει ο πομπός του reader συνδέονται μεταξύ τους με την εξίσωση Friis ελευθέρου χώρου: P P tag trans 4 R 1 G G trans tag trans tag (1.1) όπου λ το μήκος κύματος στον ελεύθερο χώρο, R 1 η απόσταση ανάμεσα στον reader και το tag και G trans και G tag είναι τα κέρδη των κεραιών του reader και του tag αντίστοιχα. Ο όρος

12 trans tag είναι ο παράγοντας απωλειών λόγω πόλωσης μεταξύ του reader και του tag. Η εξίσωση (1.1) ωστόσο υποθέτει ότι το φορτίο IC της κεραίας είναι προσαρμοσμένο. Για να λάβουμε υπόψη την πιθανότητα μη προσαρμογής μεταξύ της κεραίας και του φορτίου της, θα πρέπει να εισάγουμε έναν συντελεστή ανάκλασης ισχύος. Έτσι, η ισχύς P chip που καταλήγει στο φορτίο IC της κεραίας του tag θα υπολογιστεί από το ισοδύναμο ηλεκτρικό κύκλωμα του tag: S όπου s, a a a c Σχήμα 9: Ισοδύναμο ηλεκτρικό κύκλωμα του tag. Z = R + jx, η σύνθετη αντίσταση εισόδου της κεραίας Ζ, η σύνθετη αντίσταση εισόδου του chip ο συντελεστής ανάκλασης στο φορτίο. Ο συντελεστής ανάκλασης s δεν μπορεί να οριστεί με τον τρόπο που γνωρίζουμε από τη θεωρία των γραμμών μεταφοράς καθώς στη συγκεκριμένη εφαρμογή δεν υπάρχει κάποια γραμμή μεταφοράς που να τροφοδοτεί το φορτίο. Ωστόσο, ο συντελεστής ανάκλασης ισχύος στο φορτίο ορίζεται μέσω της σχέσης: s Z Z * c a c Z Z a. (1.) Ο ορισμός αυτός βρίσκεται σε πλήρη συμφωνία με τον συντελεστή ανάκλασης ισχύος όπως προκύπτει από την κυκλωματική ανάλυση 3 του ισοδύναμου κυκλώματος στο Σχήμα 9. Έτσι, υπολογίζεται η ισχύς που μεταφέρεται στο chip ως ποσοστό της μέγιστης ισχύος P tag : P 1 s P. (1.3) chip tag Για να μεγιστοποιήσουμε τη μεταφορά ισχύος στο chip, σύμφωνα με την εξίσωση (1.3), θα πρέπει να ελαχιστοποιήσουμε τον συντελεστή ανάκλασης. Από τη σχέση (1.) προκύπτει ότι ο συντελεστής ανάκλασης ισχύος μηδενίζεται για * * Zc Za Za Z c. (1.4) Όταν ικανοποιείται η εξίσωση (1.4) λέμε ότι έχουμε συζυγή προσαρμογή και όπως προκύπτει και από την εξίσωση (1.3) στο φορτίο μεταφέρεται η μέγιστη δυνατή ισχύς. Το 3 Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων, Τόμος Α, Νίκος Ι. Μάργαρης σελ

13 κριτήριο της συζυγούς προσαρμογής είναι μία από τις βασικότερες απαιτήσεις κατά τη σχεδίαση της κεραίας ενός tag. Η ισχύς εκπομπής P trans του reader περιορίζεται από τους κανονισμούς και δεν θα πρέπει να ξεπερνά τα 30 dbm ή ισοδύναμα το 1 W. Η ισχύς P chip που μεταφέρεται στο φορτίο του tag θα πρέπει να είναι αρκετή ώστε να ενεργοποιήσει το IC. Άρα, υπάρχει μία P th κάτω από την οποία η επικοινωνία είναι αδύνατη. H P th παίρνει τιμές μεταξύ μw. Το γεγονός αυτό οδηγεί σε μία μέγιστη απόσταση R 1 ανάγνωσης του tag. Λύνοντας την εξίσωση (1.1) ως προς R 1 παίρνουμε τη σχέση: R max 1 4 P G G 1 s trans trans tag trans tag P th (1.5) Reverse Link To reverse link αναφέρεται στην επικοινωνία από το tag στον reader. Παριστάνεται στο Σχήμα 10. Ζητούμενο στην περίπτωση αυτή είναι να βρεθεί η ισχύς P rec που λαμβάνει η κεραία του δέκτη του reader ύστερα από σκέδαση του κύματος από το tag όταν ο πομπός του reader εκπέμπει ισχύ P trans. Σχήμα 10: To reverse ή backscattered link. Το πρόβλημα αυτό θυμίζει τη λειτουργία ενός radar. Συνεπώς, η εξίσωση radar είναι κατάλληλη για να περιγράψει το πρόβλημα αυτό: P G G P 4 R R 4 rec trans rec trans 1 scat rec (1.6) όπου λ το μήκος κύματος στον ελεύθερο χώρο, R 1 και R οι αποστάσεις που φαίνονται στο Σχήμα 10, G trans και G rec τα κέρδη των κεραιών εκπομπής και λήψης αντίστοιχα, ο παράγοντας απωλειών λόγω πόλωσης μεταξύ του σκεδαζόμενου κύματος από το tag και της πόλωσης της κεραίας λήψης του reader ενώ το σ είναι η διατομή σκέδασης (radar crosssection, RCS) του tag. scat rec

14 Στη θεωρία των radar η διατομή σκέδασης είναι ένα μέγεθος με μονάδα μέτρησης το m και χαρακτηρίζει τον στόχο του radar. Ορίζεται ως εκείνη η ισοδύναμη επιφάνεια που αναχαιτίζει τόση ποσότητα ισχύος ώστε, όταν η ισχύς αυτή σκεδάζεται ισοτροπικά, να παράγει στο δέκτη πυκνότητα ισχύος που ισούται με εκείνη που δημιουργεί ο πραγματικός στόχος. Σε μορφή εξίσωσης γράφεται: W lim R 4 i R W s (1.7) όπου σ = διατομή σκέδασης m R=απόσταση παρατήρησης από τον στόχο m W=προσπίπτουσα πυκνότητα ισχύος W m i W =σκεδαζόμενη πυκνότητα ισχύος W m s. Ωστόσο, στην περίπτωση του RFID, η διατομή σκέδασης σ του tag που εμπλέκεται στην εξίσωση (1.6) αφορά μία κεραία συνδεδεμένη με ένα φορτίο. Δηλαδή, καλούμαστε να υπολογίσουμε τη διατομή σκέδασης μίας διάταξης με ισοδύναμο κύκλωμα: Σχήμα 11: Ισοδύναμο ηλεκτρικό κύκλωμα του tag. Είναι φανερό ότι όταν η ισχύς του πομπού προσπέσει στο tag, ένα μέρος της ισχύος θα καταναλωθεί στη σύνθετη αντίσταση του chip Ζ c και το υπόλοιπο στη σύνθετη αντίσταση εισόδου Ζ a της κεραίας. Ωστόσο, η σύνθετη αντίσταση εισόδου της κεραίας έχει πραγματικό μέρος ίσο με την αντίσταση ακτινοβολίας R a, η οποία σχετίζεται με την ισχύ που ακτινοβολεί η κεραία του tag. Άρα, υποπτευόμαστε ότι η διατομή σκέδασης, που σχετίζεται με την ποσότητα ισχύος που σκεδάζει το tag, θα συνδέεται με την αντίσταση ακτινοβολίας R a. Αποδεικνύεται ότι για ένα λεπτό δίπολο ισχύει προσεγγιστικά η σχέση: RG a a L (1.8) όπου

15 λ το μήκος κύματος R η αντίσταση ακτινοβολίας a G το κέρδος της κεραίας του tag Ζ η σύνθετη αντίσταση εισόδου της κεραίας α Ζ το φορτίο της κεραίας. L Η σχέση αυτή θα θεωρηθεί ότι προσεγγίζει και τη διατομή σκέδασης του tag, όπου Z L η σύνθετη αντίσταση εισόδου Z c του chip, καθώς στις περισσότερες περιπτώσεις η κεραία του tag είναι κάποια παραλλαγή του διπόλου. Όπως είδαμε στη λειτουργία του IC περιλαμβάνεται η εναλλαγή της κατάστασης ενός διακόπτη μεταξύ δύο καταστάσεων με σκοπό την αλλαγή της συμπεριφοράς του tag ώστε να διαμορφωθεί ανάλογα και το οπισθοσκεδαζόμενο κύμα μέσω της αλλαγής του ρεύματος που διαρρέει την κεραία. Μία από τις πιθανές υλοποιήσεις φαίνεται στο Σχήμα 1. Σχήμα 1: Διαμόρφωση του οπισθοσκεδαζόμενου κύματος με τη χρήση διακοπτών μεταξύ ενός προσαρμοσμένου φορτίου και ενός ανοικτού κυκλώματος. Στο παραπάνω σχήμα το φορτίο της κεραίας αλλάζει μεταξύ ενός προσαρμοσμένου φορτίου (κατάσταση 1) και ενός ανοικτού κυκλώματος (κατάσταση ). Η αλλαγή αυτή του φορτίου της κεραίας έχει επίδραση στη διατομή σκέδασης της κεραίας όπως γίνεται φανερό από τη σχέση (1.8). Έτσι, από τη σχέση (1.6) μεταβάλλεται και η ισχύς που λαμβάνει ο δέκτης του reader. Αυτή η διαφορά στο επίπεδο ισχύος μπορεί να αντιστοιχισθεί με τα δυαδικά ψηφία 1 και 0. Αν η διαφορά μεταξύ των δύο διατομών σκέδασης που αντιστοιχούν στις δύο διαφορετικές καταστάσεις είναι tag 1 (1.9) τότε η διαφορά της λαμβανόμενης ισχύος ΔP rec στο δέκτη του reader θα είναι: GtransGrec rec tag scat rec Ptrans 4 RR 1 4 P Λύνοντας την εξίσωση (1.10) ως προς R θα έχουμε:. (1.10)

16 R P G G 4 R 4 P 1 trans trans rec tag scat rec rec (1.11) Επομένως, η μέγιστη απόσταση ελάχιστη διαφορά max R για δεδομένη απόσταση R 1 περιορίζεται από την min P rec που μπορεί να ανιχνεύσει ο reader. Οπότε, θα είναι: R P G G max trans trans rec tag min scat rec 4 R1 4 Prec. (1.1) Συνοψίζοντας οι περιορισμοί που τίθενται από τις απαιτήσεις ισχύος των στοιχείων του RFID συστήματος είναι: 1. Περιορισμός στην απόσταση R 1 έτσι ώστε: P R P P ( R ) P (1.13) max chip 1 th chip 1 th. Περιορισμός στην απόσταση R έτσι ώστε: P R R P (1.14) rec min 1, rec. Σε μια μονοστατική αρχιτεκτονική η απόσταση ανάγνωσης είναι η μικρότερη απόσταση των δύο μέγιστων αποστάσεων max R 1 και max R όπως δίνονται από τις εξισώσεις (1.5) και (1.1). Αυτό είναι λογικό καθώς ένα RFID σύστημα εξαρτάται τόσο από το forward link όσο και από το reverse link για να λειτουργήσει. Υπάρχει περίπτωση το tag να λάβει αρκετή ισχύ για να τεθεί σε λειτουργία αλλά να αποτύχει να ανακλάσει αρκετή ισχύ ώστε να είναι ανιχνεύσιμο από τον reader. Ωστόσο, το σύστημα λήψης του reader είναι αρκετά καλό min -90 dbm ΔPrec -70 dbm ενώ το κατώφλι ισχύος του chip είναι κυμαίνεται από -10 dbm έως -18 dbm. Με την προϋπόθεση ότι η κεραία του tag είναι προσαρμοσμένη στο IC (δηλαδή ο συντελεστής ανάκλασης s είναι μηδέν), τότε η μέγιστη δυνατή απόσταση θα καθορίζεται από την απόσταση R Δηλαδή, ένα παθητικό RFID σύστημα είναι max 1. forward-link limited, η απόσταση ανάγνωσης περιορίζεται από τις απαιτήσεις ισχύος του forward-link. Το Σχήμα 13 παριστάνει τη μεταβολή της ισχύος στο chip (σχέση (1.3) και (1.1)) και στο δέκτη (σχέση (1.6)) ως προς τη μεταβολή της απόστασης σε μία μονοστατική αρχιτεκτονική. Οι τιμές των παραμέτρων που θεωρήθηκαν φαίνονται στον παρακάτω πίνακα. Επίσης, θεωρήθηκε ότι ο συντελεστής ανάκλασης ισχύος s ισούται με μηδέν. Πίνακας : Παράμετροι για τη σχεδίαση του διαγράμματος στο Σχήμα 13. Συχνότητα 865 MHz P trans 30 dbm G = G 7 dbi (κυκλική πόλωση) trans tag rec G 0 dbi (γραμμική πόλωση)

17 Polarization loss factor 0.5 RCS Για Z a Z * c Σχήμα 13: Μεταβολή της ισχύος στο chip και στο δέκτη σε συνάρτηση με την απόσταση σε μονοστατική αρχιτεκτονική. Παρατηρούμε ότι η μέγιστη απόσταση ανάγνωσης περιορίζεται από την απαιτούμενη ισχύ του chip (-14 dbm) και όχι από την ευαισθησία του reader (-80 dbm). Σχεδίαση Κεραίας Tag Όπως φάνηκε από την ανάλυση του παθητικού RFID συστήματος, οι απαιτήσεις ισχύος των επιμέρους στοιχείων θέτουν περιορισμούς στη μέγιστη απόσταση ανάγνωσης που μπορεί να επιτευχθεί. Για το σκοπό αυτό θα πρέπει η σχεδίαση των επιμέρους στοιχείων να πληροί τους περιορισμούς ώστε να ικανοποιούνται τα κριτήρια επίδοσης ενός RFID συστήματος. Αντικείμενο της εργασίας αυτής είναι η σχεδίαση της κεραίας του tag ώστε να ανταποκρίνεται στις προδιαγραφές ενός RFID συστήματος. Αρχικά, θα παρουσιαστούν τα βασικά σημεία που πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά τη σχεδίαση μίας κεραίας tag και στη συνέχεια θα παρουσιαστούν τρεις δυνατές υλοποιήσεις. Κριτήρια επίδοσης Το βασικό κριτήριο επίδοσης ενός RFID συστήματος είναι η μέγιστη απόσταση ανάγνωσης που όπως είδαμε καθορίζεται από το forward link και δίνεται από την εξίσωση (1.5). Η μέγιστη απόσταση ανάγνωσης εξαρτάται από το κέρδος της κεραίας του tag G tag και από το συντελεστής ανάκλασης s ή ισοδύναμα από το συντελεστή μετάδοσης ισχύος που ορίζεται ως 1 s. (1.15) Κανονικοποιώντας τη μέγιστη απόσταση ανάγνωσης με τον παράγοντα

18 R 0 4 P G trans trans trans tag P th (1.16) που αντιστοιχεί σε κεραία κέρδους 0 dbi και πλήρως προσαρμοσμένης στο φορτίο 1, η εξίσωση (1.5) γράφεται R R max 1 0 G tag. (1.17) max Για δεδομένες τιμές του R 1 συναρτήσει του R 0 κατασκευάζεται το διάγραμμα στο Σχήμα 14. Όπως δείχνει το διάγραμμα αυτό, η ίδια απόσταση ανάγνωσης μπορεί να επιτευχθεί με πολλούς συνδυασμούς κέρδους-συντελεστή μετάδοσης. Γενικά, η σχεδίαση της κεραίας του tag περιλαμβάνει αναπόφευκτους συμβιβασμούς μεταξύ του κέρδους, του συντελεστή μετάδοσης και του εύρους ζώνης. Το διάγραμμα στο Σχήμα 14 βοηθά στην εκτίμηση της ανταλλαγής ανάμεσα στο συντελεστή μετάδοσης και το κέρδος και την επίδραση αυτών στην απόσταση ανάγνωσης. Προδιαγραφές σχεδίασης Σχήμα 14: Διάγραμμα επίδοσης της κεραίας tag. Υπάρχουν γενικές προδιαγραφές που πρέπει να ακολουθούνται κατά τη σχεδίαση μίας κεραίας tag. 1. Συχνότητα λειτουργίας. Το φάσμα λειτουργίας εξαρτάται από τους κανονισμούς της χώρας στην οποία θα χρησιμοποιηθεί. Για παράδειγμα στη Βόρεια Αμερική

19 χρησιμοποιείται η περιοχή του φάσματος μεταξύ ΜΗz ενώ στην Ευρώπη η περιοχή MHz.. Μέγεθος και σχήμα. Το μέγεθος του tag θα πρέπει να είναι τέτοιο ώστε να μπορεί αυτό να ενσωματωθεί στα επιθυμητά αντικείμενα. Ένας συνήθης περιορισμός είναι να το μήκος τους να μην ξεπερνά τα 10 cm. 3. Απόσταση ανάγνωσης. Η ελάχιστη απαιτούμενη απόσταση ανάγνωσης εξαρτάται από: EIRP (Equivalent Isotropic Radiated Power). Είναι το γινόμενο του κέρδους της κεραίας του πομπού του reader με την ισχύ που εκπέμπει. Καθορίζεται από τους κανονισμούς της κάθε χώρας. Αντικείμενα. Η επίδοση του tag αλλάζει όταν ενσωματώνεται σε διαφορετικά αντικείμενα. Η κεραία tag μπορεί να σχεδιαστεί ή να ρυθμιστεί για βέλτιστη επίδοση σε συγκεκριμένο αντικείμενο ή να σχεδιαστεί ώστε να είναι λιγότερο ευαίσθητη στο περιεχόμενο του αντικειμένου που τοποθετείται. Προσανατολισμός. Η απόσταση ανάγνωσης εξαρτάται από τον προσανατολισμό της κεραίας tag. Μερικές εφαρμογές απαιτούν συγκεκριμένο διάγραμμα ακτινοβολίας όπως ομοιοκατεθυντικό 4 (omnidirectional) καθώς το tag διαβάζεται συνήθως σε επίπεδο κάθετο στην κεραία. 4. Εφαρμογές με κίνηση. Σε μερικές εφαρμογές το RFID tag χρησιμοποιείται πάνω σε κιβώτια που κινούνται πάνω σε ταινία μεταφοράς ή σε άλλες εφαρμογές που εμπλέκουν κίνηση. Αν και η μετατόπιση της συχνότητας λόγω του φαινομένου Doppler δεν είναι σημαντική, το tag μένει λιγότερο χρόνο στο πεδίο ανάγνωσης του reader, απαιτώντας ικανότητα υψηλού ρυθμού ανάγνωσης. 5. Κόστος. Το tag θα πρέπει να είναι φθηνό. Αυτό επιβάλλει περιορισμούς τόσο στην κατασκευή της κεραίας όσο και στην επιλογή των υλικών, συμπεριλαμβάνοντας και την επιλογή του chip που θα χρησιμοποιηθεί. Τυπικοί αγωγοί που χρησιμοποιούνται είναι ο χαλκός, το αλουμίνιο και αγώγιμα μελάνια. Τα διηλεκτρικά που χρησιμοποιούνται είναι διάφορα πολυμερή όπως το FR4. 6. Αξιοπιστία. Το tag θα πρέπει να αντέχει σε μεταβολές της θερμοκρασίας, της υγρασίας και σε διαδικασίες εισαγωγής σε ετικέτες, εκτύπωσης και ελασματοποίησης (lamination). Διαδικασία σχεδίασης Η προτεινόμενη διαδικασία σχεδιασμού μίας κεραίας tag φαίνεται στο Σχήμα 15. Αρχικά, αφού επιλεγεί η εφαρμογή (π.χ. χρήση σε κιβώτια, χρήση για την πληρωμή διοδίων, χώρα εφαρμογής), καθορίζονται και οι προδιαγραφές που θα πρέπει να ικανοποιεί το tag (π.χ. μέγιστη απόσταση ανάγνωσης, μέγεθος, ευελιξία). Οι προδιαγραφές αυτές θα καθορίσουν στο επόμενο στάδιο και τα υλικά που θα χρησιμοποιηθούν (π.χ. χρήση κατάλληλου διηλεκτρικού για σμίκρυνση της κεραίας ή περιορισμό των απωλειών). Στο επόμενο στάδιο καθορίζεται η σύνθετη αντίσταση εισόδου του chip που θα χρησιμοποιηθεί. Στη συνέχεια επιλέγεται ο τύπος της κεραίας που θα χρησιμοποιηθεί (π.χ. δίπολο, βρόχος ή κάποια πιο σύνθετη δομή) και καθορισμός των παραμέτρων της που θα χρησιμοποιηθούν για τη βελτιστοποίηση της λειτουργίας της. Εφαρμογή διαδικασιών παραμετρικής ανάλυσης και βελτιστοποίησης με κάποιο υπολογιστικό πρόγραμμα ηλεκτρομαγνητισμού. Συνήθως, οι 4 Το ομοιοκατευθυντικό διάγραμμα ακτινοβολίας έχει το σχήμα τόρου, όπως είναι το διάγραμμα ακτινοβολίας ενός διπόλου.

20 RFID κεραίες tag είναι αρκετά πολύπλοκες με αποτέλεσμα η εύρεση αναλυτικών λύσεων να είναι αδύνατη. Ύστερα, κατασκευάζονται και μετρούνται τα πρωτότυπα και ελέγχεται αν πληρούν τις προδιαγραφές. Αν οι προδιαγραφές πληρούνται, η σχεδίαση ήταν επιτυχής. Διαφορετικά, επιστρέφουμε πάλι στο στάδιο της παραμετρικής ανάλυσης και επιχειρούμε περαιτέρω βελτιστοποίηση. Παρουσίαση Κεραιών Σχήμα 15: Διαδικασία σχεδίασης RFID κεραίας tag. Στη συνέχεια θα παρουσιαστούν τρεις κεραίες οι οποίες σχεδιάστηκαν να πληρούν τις βασικές προδιαγραφές που αναφέρθηκαν πιο πάνω. Συγκεκριμένα: 1. Συχνότητα. Οι κεραίες σχεδιάστηκαν να λειτουργούν στα 865 MHz 0 35 cm, δηλαδή στο φάσμα συχνοτήτων που έχει παραχωρηθεί για λειτουργία της RFID τεχνολογίας στην Ευρώπη.. Μέγεθος και σχήμα. Ως περιορισμός στο μέγεθος τέθηκε η μέγιστη διάσταση της κεραίας να μην ξεπερνά τα 10 cm. Επίσης, περιορίσαμε την ελάχιστη πιθανή διάσταση στα mm έτσι ώστε να υπάρχει κατασκευαστική ευκολία. 3. Απόσταση ανάγνωσης. Στόχος στη σχεδίαση ήταν οι κεραίες να λειτουργούν τουλάχιστον στην απόσταση των.5 m που είναι η απαιτούμενη στην τεχνολογία των UHF RFID συστημάτων. Η επίτευξη ικανοποιητικής απόστασης ανάγνωσης βασίστηκε στο Σχήμα 14. Η σχεδίαση στόχευε στην όσο το δυνατόν καλύτερη προσαρμογή του φορτίου στην κεραία με ένα κέρδος στην περιοχή των 0- dbi. Η προσαρμογή της κεραίας στο φορτίο είναι μία αρκετά επίπονη διαδικασία καθώς το φορτίο έχει μικρή αντίσταση και έντονη χωρητική συμπεριφορά. Επομένως, η κεραία θα πρέπει να έχει επίσης μικρή αντίσταση και συμπεριφορά επαγωγική με σκοπό την επίτευξη συζυγούς

21 προσαρμογής. Το chip που χρησιμοποιήθηκε είχε σύνθετη αντίσταση εισόδου 16- j148 Ω στα 915 MHz. Επομένως, με αναγωγή στα 865 MHz υπολογίστηκε ίση με 16- j157 Ω. Η ισχύς εκπομπής του reader θεωρήθηκε ίση με 30 dbm ενώ οι κεραίες απαιτήθηκε να έχουν ομοιοκατευθυντικό διάγραμμα ακτινοβολίας. 4. Η περίπτωση εφαρμογών με κίνηση δε λήφθηκε υπόψη. 5. Το κόστος καθορίστηκε από τα μέσα που είχαμε στη διάθεσή μας. Η κατασκευή των κεραιών έγινε με τη χημική μέθοδο και με χρήση FR4 υποστρώματος. 6. Δεν τέθηκαν προδιαγραφές αξιοπιστίας όπως αυτές περιγράφηκαν παραπάνω. Όπως έγινε φανερό, βασικό στοιχείο της σχεδίασης μίας κεραίας tag είναι η προσαρμογή της στο έντονα χωρητικό φορτίο του chip. Η προσαρμογή δεν μπορεί να γίνει με συγκεντρωμένα στοιχεία (πυκνωτές, πηνία) καθώς αυτό θα είχε ως συνέπεια την αύξηση των διαστάσεων του tag αλλά και του κόστους. Έτσι, η ίδια η κεραία θα πρέπει να παρέχει την επαγωγική αντίδραση για την επίτευξη της συζυγούς προσαρμογής. Υπάρχουν πολλές τεχνικές και διαφορετικές ιδέες για το πώς θα μπορούσε να επιτευχθεί αυτό. Μερικές κεραίες tag φαίνονται στο παρακάτω σχήμα. Σχήμα 16: Παραδείγματα κεραιών tag.

22 Kεραίες μαιάνδρου Η βασική ιδέα της σχεδίασης ξεκινά από το δίπολο. Ωστόσο, το δίπολο αυτό δεν είναι μία καλή κεραία για το IC, καθώς το επαγωγικό κομμάτι της σύνθετης αντίστασης εισόδου είναι μικρό συγκριτικά με το χωρητικό κομμάτι της σύνθετης αντίστασης εισόδου του IC. Έτσι, δεν θα είναι δυνατή η επίτευξη προσαρμογής. Ακόμα, το μήκος της κεραίας είναι πολύ μεγαλύτερο από την προδιαγραφή που έχουμε θέσει. Στα 865 MHz ένα δίπολο έχει μήκος περίπου 17 cm, αρκετά μεγαλύτερο από την προδιαγραφή των 10 cm που θέσαμε. Ένας προφανής τρόπος να αντιμετωπίσουμε το μεγάλο μήκος του διπόλου είναι να το συμπιέσουμε όπως φαίνεται στο Σχήμα 17. Αν συνεχίσουμε να κάμπτουμε το δίπολο, τότε θα σχηματιστεί ένα δίπολο μαιάνδρου με αρκετά μικρότερο μήκος. Σχήμα 17: Συμπίεση ενός διπόλου λ/. Ωστόσο, κάμπτοντας το δίπολο επηρεάζουμε σε μεγάλο βαθμό και τη σύνθετη αντίσταση εισόδου της κεραίας. Σε αντίθεση με ένα ευθύγραμμο δίπολο στο οποίο το ρεύμα είναι προς την ίδια διεύθυνση σε όλο το μήκος της κεραίας, σε μία κεραία μαιάνδρου το ρεύμα σε γειτονικά τμήματα έχει αντίθετη φορά όπως δείχνει το Σχήμα 18. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τα ρεύματα εκείνων των τμημάτων στο μακρινό πεδίο να αναιρούνται και έτσι να μη συνεισφέρουν στην ακτινοβολία της κεραίας. Οπότε, περιμένουμε ότι ένα δίπολο μαιάνδρου θα έχει μικρότερη αντίσταση ακτινοβολίας η οποία θα καθορίζεται κυρίως από τα οριζόντια τμήματα, γεγονός που είναι επιθυμητό προκειμένου να προσαρμόσουμε την κεραία στη χαμηλή αντίσταση του chip. Σχήμα 18: Η πορεία του ρεύματος σε ένα δίπολο μαιάνδρου.

23 Επίσης, η χωρητικότητα και η αυτεπαγωγή ενός μαιάνδρου μειώνονται συγκριτικά με την περίπτωση ενός ευθύγραμμου διπόλου. Η αυτεπαγωγή ανά μονάδα μήκους μειώνεται λόγω της αναίρεσης των ρευμάτων που φαίνονται στο Σχήμα 18 ενώ η χωρητικότητα ανά μονάδα μήκους μειώνεται καθώς τα φορτία στον μαίανδρο συγκεντρώνονται πιο κοντά, αυξάνοντας την τάση στον αγωγό συγκριτικά με το ευθύγραμμο δίπολο για το ίδιο συνολικό φορτίο σύμφωνα με τη σχέση Q C. (1.18) V Η συχνότητα συντονισμού της κεραίας συνδέεται με τη χωρητικότητα και την αυτεπαγωγή της κεραίας σύμφωνα με τη σχέση: f 1 LC (1.19) όπως προκύπτει από το ισοδύναμο κυκλωματικό ισοδύναμο. Άρα, συμπιέζοντας ένα δίπολο αυξάνουμε τη συχνότητα συντονισμού του καθώς το γινόμενο LC μειώνεται. Επομένως, για να διατηρήσουμε την ίδια συχνότητα συντονισμού θα πρέπει το συνολικό μήκος του μαιάνδρου να είναι μεγαλύτερο από το μήκος του ευθύγραμμου διπόλου. Στο Σχήμα 19 συνοψίζονται οι επιδράσεις κάθε τμήματος του μαιάνδρου στην αντίσταση, τη χωρητικότητα και την αυτεπαγωγή του. Σχήμα 19: Ισοδύναμα συγκεντρωμένα στοιχεία για τα διάφορα τμήματα του μαιάνδρου. Στις παραπάνω σκέψεις στηρίχθηκαν τα σχέδια των κεραιών που παρουσιάζονται στο Σχήμα 0 και στο Σχήμα 1. Το υλικό που χρησιμοποιήθηκε για υπόστρωμα είναι το FR4. Ο Πίνακας 3 δίνει τα χαρακτηριστικά του υλικού του υποστρώματος. Ως αγώγιμο υλικό χρησιμοποιήθηκε ο χαλκός με αγωγιμότητα S m και πάχος μηδέν. Και στις δύο περιπτώσεις το πάχος του μαιάνδρου ισούται με mm. Ο Πίνακας 4 και ο Πίνακας 5 περιλαμβάνουν τις διαστάσεις των δύο σχεδίων.

24 Πίνακας 3: Χαρακτηριστικά υποστρώματος FR4 Σχετική διηλεκτρική σταθερά ε 4. r Εφαπτομένη απωλειών tanδ Πάχος mm 1.5 Σχήμα 0: Κεραία tag σε σχήμα μαιάνδρου - Σχέδιο 1 Πίνακας 4: Διαστάσεις Σχεδίου 1 Διάσταση Μήκος (mm) L 83 load width 3 load line spacing L 9 1 L 17 L 9 3 L 5 4 L 10 5 Σχήμα 1: Κεραία tag μαιάνδρου Σχέδιο.

25 Πίνακας 5: Διαστάσεις Σχεδίου Διάσταση Μήκος (mm) L 93 load width 3 load line spacing L 13 1 L 13 L 3 3 L 3 4 L 3 5 L 6 L 7 L 8 L 9 Όπως παρατηρούμε τα δύο σχέδια βασίζονται στη λογική του μαιάνδρου με μία λωρίδα αγώγιμου υλικού από πάνω που δρα σαν παράλληλη χωρητικότητα και βοηθά στη μείωση της αντίστασης ακτινοβολίας της κεραίας. Η διαφορά μεταξύ των δύο σχεδίων είναι ότι το Σχέδιο 1 είναι αρκετά πιο απλό από το Σχέδιο, γεγονός όμως που δίνει λιγότερους βαθμούς ελευθερίας για τη ρύθμιση της κεραίας. Επίσης, το Σχέδιο 1 είναι μικρότερο σε μήκος από το Σχέδιο (85 mm αντί 95 mm) έχοντας όμως μεγαλύτερο πλάτος (4 mm αντί 0 mm). Και τα δύο σχέδια πληρούν την προδιαγραφή των 10 cm που έχει τεθεί. Παράμετροι κεραιών μαιάνδρου Για να καταλήξουμε στις διαστάσεις που δίνονται από τους παραπάνω πίνακες χρειάστηκε να εκτελέσουμε διαδικασίες παραμετρικής ανάλυσης και βελτιστοποίησης στα σχέδια των κεραιών που δίνονται παραπάνω. Το πρόγραμμα που χρησιμοποιήθηκε για τη διαδκασία αυτή είναι το Sonnet Επειδή τα σχέδια είναι παρόμοια, θα εξεταστεί μόνο το Σχέδιο 1, καθώς τα αποτελέσματα θα είναι μετά εύκολα επεκτάσιμα και στο Σχέδιο. Θα μελετηθούν ορισμένες παράμετροι των οποίων η επίδραση φάνηκε να είναι αρκετά μεγάλη στη συμπεριφορά της κεραίας. Σημειώνεται ότι κάθε φορά μεταβάλλεται μόνο μία παράμετρος ενώ όλες οι υπόλοιπες μένουν σταθερές στην τιμή που έχουν. Επίδραση L load Παρατηρούμε στο Σχήμα ότι η αύξηση του μήκους αυτού οδηγεί σε μετατόπιση του συντονισμού σε μικρότερες συχνότητες και αντίστροφα. Το χαρακτηριστικό αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία tag που θα μπορούν να είναι ρυθμιζόμενα κατά τη διαδικασία κατασκευής. Επίσης από το Σχήμα 3 παρατηρούμε την αυξημένη επίδραση που έχει το μήκος αυτό στον καθορισμό της αντίστασης ακτινοβολίας της κεραίας. Το μήκος L load συνδέεται αντίστροφα με την αντίσταση ακτινοβολίας. Αντίθετα, συνδέεται με κάποια

26 σχέση αναλογίας με την αντίδραση της κεραίας την οποία φαίνεται ωστόσο να μην επηρεάζει σημαντικά. Σχήμα : Επίδραση του μήκους L load στο return loss Σχήμα 3: Επίδραση L load στη σύνθετη αντίσταση εισόδου της κεραίας Επίδραση L 1 Από το Σχήμα 4 παρατηρούμε ότι η μείωση του μήκους αυτού οδηγεί το συντονισμό σε υψηλότερες συχνότητες. Από το Σχήμα 5 συμπεραίνουμε ότι το μήκος L 1 συνδέεται με σχέση αναλογίας με την αντίσταση και την αντίδραση της κεραίας.

27 Σχήμα 4: Επίδραση του μήκους L 1 στο return loss Σχήμα 5: Επίδραση του μήκους L 1 στη σύνθετη αντίσταση εισόδου της κεραίας Επίδραση L Αύξηση του μήκους αυτού μετατοπίζει το συντονισμό σε μικρότερες συχνότητες (Σχήμα 6). Επίσης, φαίνεται στο Σχήμα 7 ότι το μήκος L επηρεάζει αρκετά την αντίσταση ακτινοβολίας της κεραίας αλλά όχι με έναν ξεκάθαρο τρόπο. Ωστόσο, είναι φανερό ότι συνδέεται ανάλογα με την αντίδραση της κεραίας.

28 Σχήμα 6: Επίδραση του μήκους L στο return loss Σχήμα 7: Επίδραση του μήκους L στη σύνθετη αντίσταση εισόδου της κεραίας Επίδραση L 4 Από το Σχήμα 8 φαίνεται ότι η αύξηση του μήκους αυτού μετατοπίζει το συντονισμό σε χαμηλότερες συχνότητες. Από το Σχήμα 9 φαίνεται ότι δεν μπορεί να εξαχθεί κάποιο συμπέρασμα για την επίδραση του L 4 στην αντίσταση ακτινοβολίας. Ωστόσο, φαίνεται ότι το μήκος είναι ανάλογο της αντίδρασης της κεραίας.

29 Σχήμα 8: Επίδραση του μήκους L 4 στο return loss. Σχήμα 9: Επίδραση του μήκους L 4 στη σύνθετη αντίσταση εισόδου της κεραίας. Επίδοση κεραιών μαιάνδρου Στη συνέχεια, θα αναλύσουμε τις επιδόσεις των δύο κεραιών στις οποίες καταλήξαμε μετά τη διαδικασία της βελτιστοποίησης και θα δούμε αν πληρούν τις προδιαγραφές που τέθηκαν στη συχνότητα σχεδιασμού. Στα παρακάτω διαγράμματα δίνεται το return loss των δύο κεραιών σε συνάρτηση με τη συχνότητα. Το return loss ορίζεται ως RL 10 log s (1.0)

30 όπου s είναι ο συντελεστής ανάκλασης που δίνεται στην εξίσωση (1.). Όπως φαίνεται στο Σχήμα 30 και στο Σχήμα 31 στη συχνότητα σχεδιασμού των 865 MHz και στα δύο σχέδια το return loss βρίσκεται κάτω από τα -10 db που θεωρείται το μέγιστο αποδεκτό όριο. Το εύρος ζώνης λειτουργίας της RFID τεχνολογίας στην Ευρώπη (865 MHz-868 ΜΗz) καλύπτεται ικανοποιητικά και από τα δύο σχέδια. Σχήμα 30: Μεταβολή του Return Loss με τη συχνότητα για το Σχέδιο 1 Σχήμα 31: Μεταβολή του Return Loss με τη συχνότητα για το Σχέδιο Στη συνέχεια δίνεται η μεταβολή του πραγματικού και του φανταστικού μέρους της σύνθετης αντίστασης εισόδου της κεραίας των Σχεδίων 1 και με τη συχνότητα.

31 Σχήμα 3: Μεταβολή της αντίστασης και της αντίδρασης του Σχεδίου 1 με τη συχνότητα Σχήμα 33: Μεταβολή της αντίστασης και της αντίδρασης του Σχεδίου με τη συχνότητα Τέλος, δίνονται τα διαγράμματα ακτινοβολίας των δύο κεραιών. Παρατηρούμε ότι είναι ομοιοκατευθυντικά, γεγονός αρκετά επιθυμητό.

32 Σχήμα 34: Κατακόρυφο διάγραμμα ακτινοβολίας για το Σχέδιο 1. Σχήμα 35: Οριζόντιο διάγραμμα ακτινοβολίας για το Σχέδιο 1.

33 Σχήμα 36: Μεταβολή του κατακόρυφου διαγράμματος ακτινοβολίας με τη συχνότητα για το Σχέδιο 1. Σχήμα 37: Κατακόρυφο διάγραμμα ακτινοβολίας για το Σχέδιο.

34 Σχήμα 38: Οριζόντιο διάγραμμα ακτινοβολίας για το Σχέδιο. Σχήμα 39: Μεταβολή οριζόντιου διαγράμματος ακτινοβολίας με τη συχνότητα για το Σχέδιο. Παρατηρούμε ότι το κέρδος των κεραιών δεν επηρεάζεται σημαντικά από τη μεταβολή της συχνότητας. Στη συνέχεια, θα παρασταθεί η μεταβολή της μέγιστης απόστασης ανάγνωσης συναρτήσει της συχνότητας, όπως δίνεται στη σχέση (1.5). Ο Πίνακας περιλαμβάνει τις τιμές των παραμέτρων της εξίσωσης (1.5).

35 Σχήμα 40: Μεταβολή της μέγιστης απόστασης ανάγνωσης του Σχεδίου 1 συναρτήσει της συχνότητας. Σχήμα 41: Μεταβολή της μέγιστης απόστασης ανάγνωσης του Σχεδίου συναρτήσει της συχνότητας. Συνοψίζοντας, τα βασικά χαρακτηριστικά των δύο κεραιών στη συχνότητα σχεδιασμού (865 MHz) δίνονται στον παρακάτω πίνακα. Υπενθυμίζεται ότι το chip έχει αντίσταση εισόδου ίση με 16- j157 Ω.

36 Πίνακας 6: Χαρακτηριστικά των κεραιών μαιάνδρου στη συχνότητα σχεδιασμού. Σύνθετη αντίσταση εισόδου (Ω) Return Loss (db) Κέρδος (dbi) Μέγιστη απόσταση ανάγνωσης (m) Σχέδιο j Σχέδιο j Κεραία αναδιπλωμένου διπόλου Μια κεραία αναδιπλωμένου διπόλου κατασκευάζεται συνδέοντας στα άκρα ενός διπόλου ένα δεύτερο δίπολο ίσου μήκους και σε απόσταση πάντα συγκρίσιμη του μήκους κύματος. Σημαντικό είναι ότι τα ρεύματα που διαρρέουν τα δύο δίπολα είναι ίσα και σε φάση. Γενικά οι εν λόγω διατάξεις έχουν υψηλή αντίσταση ακτινοβολίας που εισάγεται από την συστοιχία των διπόλων. Σε μία εφαρμογή κεραίας tag ένα συντονισμένο αναδιπλωμένο δίπολο είναι καλύτερων επιδόσεων από ένα συντονισμένο απλό δίπολο. Όμως μια συντονισμένη κεραία είναι, συνήθως, πολύ μεγάλη για τις RFID εφαρμογές. Ο συντελεστής μεταφοράς ισχύος κεραιών αναδιπλωμένου διπόλου δεν είναι πολύ καλός, λόγω της κακής προσαρμογής της κεραίας υψηλής αντίστασης ακτινοβολίας στο φορτίο (IC κύκλωμα) που έχει σχετικά μικρή αντίσταση. Έτσι λοιπόν για να πετύχουμε κατά το δυνατόν μεγιστοποίηση αυτού του συντελεστή, καταφεύγουμε στην εισαγωγή μικρών, κάθετων στα δίπολα γραμμών, που προσθέτουν επαγωγή. Αλλάζοντας τα χαρακτηριστικά τους (και άρα την προστιθέμενη επαγωγή) επιδιώκουμε την ισότητα της χωρητικής αντίδρασης του IC με την επαγωγική αντίδραση της κεραίας στη συχνότητα που μας ενδιαφέρει. Η κεραία που μελετήθηκε συνδέει τα δύο δίπολα μέσω παραλληλόγραμμων επιφανειών, τα οποία εισάγουν μεν χωρητικότητα και αντίσταση ακτινοβολίας, αλλά συγχρόνως δίνουν ένα μεγαλύτερο κέρδος στην κεραία, που αντισταθμίζει την απώλεια ισχύος στο φορτίο λόγω μη καλής προσαρμογής. Επίσης επιδιώχθηκε η προσαρμογή της επαγωγικής αντίδρασης με την υιοθέτηση της τεχνικής που προτείνει την κατασκευή δύο γραμμών που ενώνουν τα δύο δίπολα, όπως περιγράψαμε παραπάνω. Οι διαστάσεις της διάταξης προέκυψαν από την προσομοίωση και την παραμετρική ανάλυση στο HFSS και φαίνονται στο Σχήμα 4. Παρακάτω δείχνουμε και τα διαγράμματα που αφορούν τη μεταφορά ισχύος από την κεραία στο chip. Στη συχνότητα που μας ενδιαφέρει να διαβάσουμε το tag (865MHz), η απώλεια λόγω μη προσαρμογής είναι κάτω από το 9%, αρκετά ικανοποιητική.

37 Σχήμα 4: Σχεδίαση στο HFSS Σχήμα 43: Διαστάσεις κεραίας

38 Y1 Σχήμα 44: Μέγιστο κέρδος.3 db XY Plot 1 Dipole_Antenna_ADKv1 Curve Info re(zo(p1)) Setup1 : Sw eep1 im(zo(p1)) Setup1 : Sw eep1 re(z(p1,p1)) Setup1 : Sw eep1 im(z(p1,p1)) Setup1 : Sw eep1 re(activez(p1:1)) Setup1 : Sw eep1 ANSOFT Freq [GHz] Σχήμα 45: Παράσταση αντιστάσεων και αντιδράσεων κεραίας και chip

39 db10(power_transfer_ratio) mag(complex_gamma) 1.00 XY Plot 3 Dipole_Antenna_ADKv1 Curve Info mag(complex_gamma) Setup1 : Sw eep1 ANSOFT Freq [GHz] Σχήμα 46: Μέτρο του μιγαδικού συντελεστή ανάκλασης Γ 0.00 XY Plot 5 Dipole_Antenna_ADKv1 Curve Info db10(pow er_transfer_ratio) Setup1 : Sw eep1 ANSOFT Freq [GHz] Σχήμα 47: Συντελεστής μεταφοράς ισχύος από την κεραία στο chip σε db.

40 Κατασκευή κεραιών Για την κατασκευή των κεραιών ακολουθήθηκε η χημική μέθοδος. Τα βήματα της μεθόδου αυτής είναι: Αρχικά σχεδιάζουμε την κεραία σε κάποιο σχεδιαστικό πρόγραμμα και, αφού μαυρίσουμε ολόκληρη την επιφάνεια της, την εκτυπώνουμε σε μια διαφάνεια. Στη συνέχεια τοποθετούμε την εκτυπωμένη διαφάνεια πάνω στην πλακέτα FR4 και την ακτινοβολούμε στη συσκευή υπεριώδους έκθεσης για 15 sec. Αφαιρούμε τη διαφάνεια και τοποθετούμε την πλακέτα στο διάλυμα του developer (εμφάνιση). Μετά από 1 min ξεπλένουμε καλά την πλακέτα ώστε να φύγουν τα υπολείμματα του developer. Θερμαίνουμε στους 50 C ο το διάλυμα etcher και τοποθετούμε την πλακέτα για 8-15 min έως ότου αφαιρεθεί η περιττή στρώση χαλκού. Τέλος ξεπλένουμε καλά την πλακέτα με νερό και την καθαρίζουμε με οινόπνευμα ώστε να αφαιρεθεί η φωτοευαίσθητη επίστρωση από την κεραία μας. Ακολουθεί η συγκόλληση του chip! Χρησιμοποιώντας το κολλητήρι απλώνουμε το καλάι στην είσοδο της κεραίας, βραχυκυκλώνοντας τα ποδαράκια του chip που βρίσκονται από την ίδια μεριά. Σχήμα 48: Οι κεραίες tag που κατασκευάσαμε ενωμένες με το chip.

41 Μέτρηση κεραιών Μετά την κατασκευή των κεραιών έγιναν μετρήσεις για να διαπιστωθεί κατά πόσο οι κεραίες ανταποκρίνονταν στη βασική απαίτηση: ικανοποιητική απόσταση ανάγνωσης. Η διάταξη που χρησιμοποιήθηκε για τη μέτρηση φαίνεται στις παρακάτω εικόνες. Εικόνα 1: Η διάταξη από την πλευρά της κεραίας. Εικόνα : Η διάταξη από την πλευρά του tag. Ο Πίνακας συγκεντρώνει τις παραμέτρους της διάταξης. Χρησιμοποιήθηκε κεραία κυκλικής πόλωσης με κέρδος 4 dbi ανά άξονα και περιοχή λειτουργίας MHz. Κεραίες μαιάνδρου Το Σχέδιο 1 των κεραιών μαιάνδρου είχε απόσταση ανάγνωσης τα 6 m, ενώ στα 6.0 m δεν ήταν πλέον ανιχνεύσιμο. Στη συνέχεια εμφανίστηκε στα 7.50 m και χάθηκε οριστικά μετά τα 8 m. Το Σχέδιο ήταν ανιχνεύσιμο μέχρι τα 5.0 m. Στα 5.50 m έπαψε να είναι ανιχνεύσιμο. Εμφανίστηκε ξανά στα 7.50 m και ήταν ορατό μέχρι τα 8 m. Το tag έπαψε να είναι ορατό μετά τα 8.50 m. Κεραία αναδιπλωμένου διπόλου Η κεραία αναδιπλωμένου διπόλου ήταν ορατή μέχρι τα 6.0 m. Στη συνέχεια o reader έχασε το tag και το ξαναδιάβασε στα 7.50 m μέχρι τα 8.50 m όπου και το έχασε. Συμπεράσματα Η θεωρία προέβλεπε μία μέγιστη απόσταση ανάγνωσης λίγο κάτω από τα 7 m. Οι αποκλίσεις που εμφανίζονται οφείλονται στο γεγονός ότι ο χώρος δεν είναι ελεύθερος, όπως θεωρήθηκε στην ανάλυσή μας, με αποτέλεσμα να υπάρχουν ανακλώμενα κύματα τα οποία αλλού υπερτίθενται ενισχυτικά και αλλού καταστροφικά. Το γεγονός ότι και οι τρεις κεραίες

42 έχουν την ίδια απόδοση παρά το γεγονός ότι οι κεραίες μαιάνδρου έχουν μηδενικό κέρδος ενώ η κεραία αναδιπλωμένου διπόλου έχει κέρδος κοντά στα dbi μπορεί να εξηγηθεί από το Σχήμα 14 σε συνδυασμό με τα επιμέρους αποτελέσματα της επίδοσης των κεραιών που μελετήθηκαν. Βιβλιογραφία Balanis, C. A. (005). Antenna Theory, Analysis and Design (3 εκδ.). New Jersey: John Wiley & Sons, Inc. Dobkin, D. M. (008). The RF in RFID, Passive UHF RFID in Practice. Elsevier Inc. Finkenzeller, K. (003). RFID Handbook: Fundamentals and Applications in Contactless Smart Cards and Identification ( ed.). John Wiley & Sons, Ltd. KALAYCI, S. (009). DESIGN OF A RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION (RFID) ANTENNA. Thesis, MIDDLE EAST TECHNICAL UNIVERSITY, NATURAL AND APPLIED SCIENCES. Kurokawa, K. (1965, March). Power Waves and the Scattering Matrix. IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, Vol. MTT-13 (No. 3), pp Loo, C. H. (008). CHIP IMPEDANCE MATCHING FOR UHF RFID TAG ANTENNA DESIGN. Progress In Electromagnetics Research (PIER 81), pp NXP Semiconductors. (01, May). Retrieved May 8, 01, from Rao, K. V., Nikitin, P. V., & Lam, S. (005, December). Antenna design for UHF RFID tags: A review and a practical application. IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION, vol. 53 (1), pp Sonnet. (01, May). Ανάκτηση May 8, 01, από Wikipedia. (01). Ανάκτηση Μάιος 8, 01, από Γιούλτσης, Τ. Β., & Κριεζής, Ε. Ε. (008). Μικροκύματα (Τόμ. Ι, ΙΙ). Θεσσαλονίκη: Εκδοτικός Οίκος Αδελφών Κυριακίδη Α.Ε. Καρύμπακας, Κ. Α. (001). Γενική Ηλεκτρονική (Τόμ. A). Θεσσαλονίκη: C.A.Karybaka. Μάργαρης, Ν. Ι. (008). Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων (Τόμ. Α). Θεσσαλονίκη: Εκδόσεις Τζιόλα. Μητσοκάλης, Χ. Δ. (011). Μηχανική Κατασκευή Επίπεδων Κεραιών. Διπλωματική Εργασία, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο, Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών, Θεσσαλονίκη. Τσιμπούκης, Θ. Δ. (000). Εισαγωγή στη Βασική Θεωρία του Ηλεκτρομαγνητικού Πεδίου (1 εκδ., Τόμ. II). Θεσσαλονίκη: Εκδόσεις University Studio Press.