Entre las tecnologías de comunicación inalámbrica, solo la relación entre el dispositivo transceptor inalámbrico y la antena del sistema RFID es la más especial. En la familia RFID, las antenas y el RFID son miembros igualmente importantes. RFID y las antenas son interdependientes e inseparables. Ya sea un lector RFID o una etiqueta RFID, ya sea tecnología RFID de alta frecuencia o tecnología RFID de ultra alta frecuencia, es inseparable de laantena.
Un RFIDantenaUn convertidor transforma ondas guiadas que se propagan por una línea de transmisión en ondas electromagnéticas que se propagan en un medio ilimitado (generalmente el espacio libre), o viceversa. Una antena es un componente de los equipos de radio que se utiliza para transmitir o recibir ondas electromagnéticas. La potencia de la señal de radiofrecuencia emitida por el transmisor se transporta a la antena a través del cable y se irradia en forma de ondas electromagnéticas. Una vez que la onda electromagnética llega al receptor, la antena la recibe (solo una pequeña parte de la potencia) y la envía al receptor a través del cable, como se muestra en la figura siguiente.
El principio de radiación de ondas electromagnéticas desde antenas RFID
Cuando un cable transporta una corriente alterna, emite ondas electromagnéticas, y su capacidad de radiación está relacionada con la longitud y la forma del cable. Si la distancia entre dos cables es muy pequeña, el campo eléctrico se concentra entre ellos, por lo que la radiación es muy débil; cuando los dos cables están separados, el campo eléctrico se dispersa en el espacio circundante, por lo que la radiación aumenta. Cuando la longitud del cable es mucho menor que la longitud de onda de la onda electromagnética emitida, la radiación es muy débil; cuando la longitud del cable es comparable a la longitud de onda de la onda electromagnética emitida, la corriente en el cable aumenta considerablemente, generando una radiación más intensa. El cable recto mencionado anteriormente que puede producir una radiación significativa se suele denominar oscilador, y el oscilador es una antena simple.
Cuanto mayor sea la longitud de onda de las ondas electromagnéticas, mayor será el tamaño de la antena. Cuanta más potencia se necesite irradiar, mayor será el tamaño de la antena.
directividad de la antena RFID
Las ondas electromagnéticas que irradia la antena son direccionales. En el extremo transmisor, la directividad se refiere a la capacidad de la antena para irradiar ondas electromagnéticas en una dirección determinada. En el extremo receptor, se refiere a la capacidad de la antena para recibir ondas electromagnéticas desde diferentes direcciones. La gráfica que relaciona las características de radiación de la antena con las coordenadas espaciales constituye el diagrama de radiación. El análisis del diagrama de radiación permite analizar las características de radiación de la antena, es decir, su capacidad para transmitir (o recibir) ondas electromagnéticas en todas las direcciones del espacio. La directividad de la antena se suele representar mediante curvas en los planos vertical y horizontal que representan la potencia de las ondas electromagnéticas irradiadas (o recibidas) en diferentes direcciones.
Al realizar los cambios correspondientes en la estructura interna de la antena, se puede modificar su directividad, dando lugar a diferentes tipos de antenas con características distintas.
Ganancia de la antena RFID
La ganancia de una antena describe cuantitativamente el grado en que irradia potencia de entrada de forma concentrada. Desde la perspectiva del patrón de radiación, cuanto más estrecho sea el lóbulo principal, menor será el lóbulo lateral y mayor la ganancia. En ingeniería, la ganancia de una antena se utiliza para medir su capacidad de enviar y recibir señales en una dirección específica. Aumentar la ganancia puede incrementar la cobertura de la red en una dirección determinada o aumentar el margen de ganancia dentro de un rango específico. En las mismas condiciones, cuanto mayor sea la ganancia, mayor será el alcance de la onda de radio.
Clasificación de antenas RFID
Antena dipolo: También llamada antena dipolo simétrica, consta de dos cables rectos del mismo grosor y longitud dispuestos en línea recta. La señal se introduce por los dos extremos centrales, generando una distribución de corriente en los dos brazos del dipolo. Esta distribución de corriente excita un campo electromagnético en el espacio que rodea la antena.
Antena de bobina: Es una de las antenas más utilizadas en los sistemas RFID. Generalmente están hechas de alambres enrollados en estructuras circulares o rectangulares para que puedan recibir y transmitir señales electromagnéticas.
Antena de RF acoplada inductivamente: Este tipo de antena se utiliza habitualmente para la comunicación entre lectores y etiquetas RFID. Se acoplan mediante un campo magnético compartido. Estas antenas suelen tener forma de espiral para crear dicho campo magnético entre el lector y la etiqueta RFID.
Antena de parche microstrip: Consiste generalmente en una fina capa de parche metálico adherida al plano de tierra. La antena de parche microstrip es ligera, compacta y de sección delgada. El alimentador y la red de adaptación se pueden fabricar simultáneamente con la antena y están estrechamente relacionados con el sistema de comunicación. Los circuitos impresos se integran en la antena y los parches se pueden fabricar mediante procesos de fotolitografía, que son económicos y fáciles de producir en masa.
Antena Yagi: es una antena direccional compuesta por dos o más dipolos de media onda. Se utilizan frecuentemente para mejorar la intensidad de la señal o para realizar comunicaciones inalámbricas direccionales.
Antena con cavidad posterior: Es una antena en la que la antena y el alimentador se ubican en la misma cavidad posterior. Se utilizan comúnmente en sistemas RFID de alta frecuencia y pueden proporcionar una buena calidad y estabilidad de la señal.
Antena lineal de microcinta: Es una antena miniaturizada y delgada, que se usa habitualmente en dispositivos pequeños como teléfonos móviles y etiquetas RFID. Están construidas con líneas de microcinta que ofrecen un buen rendimiento en un tamaño reducido.
Antena espiralAntena capaz de recibir y transmitir ondas electromagnéticas polarizadas circularmente. Generalmente están hechas de alambre o chapa metálica y tienen una o más estructuras en forma de espiral.
Existen diversos tipos de antenas para diferentes situaciones, como distintas frecuencias, propósitos, ocasiones y requisitos. Cada tipo de antena posee características y escenarios de aplicación únicos. Al seleccionar una antena RFID adecuada, es necesario elegirla en función de los requisitos específicos de la aplicación y las condiciones ambientales.
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Fecha de publicación: 15 de mayo de 2024
