Daten schnell und einfach auslesen

Ob Kleider, Bücher oder auch Paketlieferung – heute findet man an vielen Produkten anstelle der Barcode-Aufkleber ein «Radio-Frequency Identification»-Etikett oder kurz RFID-Tag. Dank dieser Technologie können die Informationen drahtlos ausgelesen werden. So lassen sich Objekte automatisch und berührungslos identifizieren. Für die RFID-Technologie im UHF  Frequenzbereich (868 MHz) werden Distanzen bis zu zehn Meter erreicht, ohne dass das Etikett eine Batterie benötigt. Weitere Anwendungsbereiche sind beispielsweise Zutrittskontrollen, Logistikanwendungen oder passive Sensoren.

Distanz als Störungsursache

Bei mobilen Anwendungen im UHF Bereich beträgt die übliche Distanz zwischen Lesegerät und Informationsträger vier Meter. Der Lesevorgang erfolgt in zwei Phasen: Das Lesegerät sendet ein Signal hoher Leistung aus, das den Chip mit Energie auflädt. Anschliessend sendet dieser die in ihm gespeicherten Informationen zurück. Sobald aber RFID-Chips auf eine Distanz von mehr als vier Meter ausgelesen werden sollen, kommt es zu Übertragungsproblemen: Das Signal des Lesegerätes, welches weiterhin den Chip mit Energie versorgen soll, muss mit höherer Leistung ausgesendet werden. Gleichzeitig wird das Antwortsignal des Chips durch die Distanz immer schwächer. Deshalb kommt es nun zur Selbststörung des Lesevorgangs.

 

Trennen der Signale

In einer Masterarbeit am Zentrum für Signalverarbeitung und Nachrichtentechnik (ZSN) sollte eine in der Theorie optimale Lösung verfeinert und entwickelt werden. Im Auftrag eines Industriepartners galt es, ein neues Front-End für ein Lesegerät zu entwickeln, welches eine markante Distanzvergrösserung ermöglicht. Dazu musste zunächst eine hochwirksame und dennoch kostengünstige Methode für die adaptive Unterdrückung des Sendesignals am Empfängereingang gefunden und implementiert werden. Anschliessend wurde die Performance der innovativen Lösung nachgewiesen, indem ein Demonstrator aufgebaut wurde. Da die Masterarbeit als Vorbereitung für ein Industrieprojekt angelegt war, wurde von Beginn an mit Blick auf eine künftige Serienproduktion gearbeitet. In  Zukunft wird der Bedarf an grösseren Reichweiten wachsen, weil die Sensitivität von RFID-Chips immer mehr zunimmt. Das Thema der Selbststörung wird damit weiter an Relevanz gewinnen. Innovative und tragfähige Lösungen, wie sie im Rahmen dieses Projektes umgesetzt wurden, sind somit zukunftsweisend.