RFID system design
Citation
Saylan, A. Z. (2011). RFID system design / RFID sistem dizaynı (Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi). Maltepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.Abstract
RFID systems have become very popular in recent years due to their wide area of
usage. RFID systems are used in supply chain, security related areas, logistics, and
so on. By using RFID system, human based errors can be eliminated so the costs can
be reduced. The RFID systems are composed of four main components; namely the
reader, the antenna, the tag and the computer.
In this master thesis, a linear polarized UHF RFID antenna and a multiplexer are
designed and fabricated to reduce RFID equipment costs. Wide reading range can be
achieved using a multiplexer instead of multiple RFID reader. The designed antenna
is cheaper than the antennas in the industry while presenting similar operational
parameters.
The designed UHF RFID antenna is simulated from 850 MHz to 880 MHz. Return
loss of the antenna is lower than -10dB in the range of 855 MHz to 875 MHz. The
fabricated antenna has an input impedance of 54.2 j18.3 , a return loss of -18.57
dB, a relatively high gain of 5.4 dBi and a read range of 8 meters at 2 Watt reader
power. The fabrication cost of a single antenna is around 15 $ which is fairly cheap.
The operation parameters are similar to the antennas in the industry, since
conventional materials and components are used. Cost reduction can be achieved by
using the presented antenna.
A multiplexer is designed and fabricated to multiplex the RFID reader port to two
ports and extend the read range of the RFID reader. The main contribution in this
design is the usage of pin diodes which are very cheap and easy to find. This in
return reduces the fabrication costs. The designed circuit has only a few components,
thus a relatively low complexity. It is easy to replace any component in case of a
failure. The multiplexer is controlled by a PIC which allows the user to determine the
read times of each RFID reader antenna. This innovative design allows a cheap
solution to wide area applications of RFID where multiple antenna usage is
necessary to read every tag in the reading zone. RFID sistemler geniş kullanım alanları sayesinde son yıllarda tedarik zincirinde,
güvenliğin gerektiği alanlarda, lojistikte ve daha bir çok alanda yaygın olarak
kullanılmaya başlandı. RFID sistemler ile insana bağlı hatalar azaltılıp maliyetler
düşürülürken, etkin stok kontrolü ile müşteri memnuniyeti arttırılabilir. RFID
sistemler 4 ana bileşenden oluşur. Bunlar; okuyucu, anten, etiket ve server yada
bilgisayardır. Bu yüksek lisans projesinde, lineer polarize UHF RFID anten ve
çoğullayıcı tasarlanıp, ürettirilmiştir. Daha geniş bir okuma alanına RFID okuyucu
sayısını arttırmak yerine, maliyeti daha az olan çoğullayıcı kullanılması önerilmiştir.
Tasarlanıp ve ürettirilen anten piyasaki antenler ile benzer özellilker göstermesine
rağmen çok daha ucuzdur.
Dizayn edilen RFID anten 850 MHz – 870 MHz aralığında simule edilmiş ve 855
MHz – 865 MHz aralığında -10 dB’den daha az geri dönüş kaybına sahip olduğu
görülmüştür. Üretilen anten 54.2 j18.3 giriş empedansına, -18.57dB geri dönüş
kaybına, piyasada bulunan antenlere göre nispeten yüksek kazanca, 5.4 dBi, ve 2 W
okuyucu gücü ile 8 metre okuma mesafesine sahiptir. Tek bir antenin üretim maliyeti
yaklaşık 15$ civarındadır, oldukça ucuzdur. Piyasadaki antenlere benzer özelliklere
sahip bu anten kullanılarak, maliyetler azaltılabilir.
RFID okuyucu portlarını çoğullamak ve RFID okuyucunun okuma mesafesini
arttırmak amacı ile 1 portu 2 porta çoğullayan bir çoğullayıcı dizayn edilmiş ve
ürettirilmiştir. Piyasada bulunması kolay ve ucuz pin diyotlar kullanılması ve dizayn
edilen devrenin az devre elemanına sahip olması, karmaşıklığı azaltmış, maliyetleri
düşürmüştür. Çoğullayıcı PsC ile kontrol edilerek RFID antenlerin okuma süreleri
kullanıcının kontrolüne bırakılmıştır. Bu yaratıcı dizayn, özellikle geniş okuma
alanının gerekli olduğu RFID uygulamaları için ucuz ve kolay bir çözüm sunmuştur.