Análise de antena TAG dentro da bola de Golf

1 - Introdução

A identificação por radiofrequência ou RFID é uma forma de tecnologia de identificação automática que – muito parecida na sua essência e objetivo com os códigos de barras e tarjas magnéticas – pode ser usada para carregar dados sobre um objeto e transferi-los a um computador, reduzindo o tempo e mão de obra necessária para a entrada manual de dados. Enquanto a maioria das tecnologias de identificação automática exige pelo menos alguma mão de obra (‘escaneamento’, passagem de cartão, etc.), o sistema de RFID pode ser completamente automático. Um sistema básico de RFID inclui uma etiqueta, um leitor e um computador.

Quando um leitor energiza uma etiqueta, os dados armazenados na memória da etiqueta são transmitidos ao leitor via ondas de rádio. Em seguida, o leitor comunica os dados necessários ao computador central para que o software do computador possa atuar sobre os dados. Todo esse processo pode ser concluído sem a intervenção do homem. [1].

Uma etiqueta ou tag RFID é um transponder, pequeno objeto que pode ser colocado em uma pessoa, animal, equipamento, embalagem ou produto, dentre outros. Contém chips de silício e antenas que lhe permite responder aos sinais de rádio enviados por uma base transmissora [2]. 

Aqui temos um exemplo de uma antena inserida em uma bola de golf, onde os esportistas podem bater bolas em direção aleatórias e distantes, sem terem o controle de onde a bola irá se localizar depois da jogada. Uma antena RFID é inserida para determinar em qual zona a bola parou, e assim, facilitar a localização da bola e diminuir o tempo necessário entre jogadas. Nesse exemplo vamos verificar o coeficiente de reflexão da antena no espaço livre e dentro da bola de golf e verificar seu desenpenho.

2 – Desenvolvimento do caso

Na Fig. 1(a) temos uma foto de uma bola de golf real e na Fig. 1(b) um modelo HFSS de uma bola de Golf. A bola de golf é revestida de duas partes. Uma parte externa de plástico e uma parte interna de borracha. Os nomes dos matérias, constante dielétrica são mostrados na Tab. 1.

(a)  Bola de Golf.	(b)  Modelo HFSS
Fig. 1 – Modelo de bola de golf.

A Fig. 2 (a) mostra a antena TAG desenvolvida para a frequencia de 915 MHz e a Fig. 2(b) mostra a antena TAG dentro da bola de golf. A antena foi desenvolvida em um substrato RT/duroid com =2,2 e =0,0009 com espessura de 0,2mm. A antena foi simulada no HFSS e seu coeficiente de reflexão foi obtido. A Fig. 3 mostra o parâmetro S₁₁ com um bom casamento de impedancia de entrada. 

(a)  Antena TAG 915MHz.	(b)  Antena TAG dentro da bola de golf.
Fig. 2 – Antena TAG no espaço livre e antena TAG dentro da bola de golf.

Com a antena inserida dentro da bola de golf, obtemos o coeficiente de reflexão mostrado na Fig. 4.

Fig. 3 – Coeficente de reflexão da antena no espaço livre.

Fig. 4 – Coeficente de reflexão da antena dentro da bola de golf.

A Fig. 5 mostra a propagação do campo elétrico da antena dentro da bola de golf no espaço livre. A figura demostra a radiação da antena no campo distante para localização.

Fig. 5 – Campo Elétrico no campo distante

 3 – Conclusão

Os resultados demostram que a antena inserida na bola de golf sofre um desvio de frequência. No espaço livre a antena estava em 915MHz e quando inserida na bola de golf a frequência desvia para 980MHz.

O fato desse desvio é explicada pela propriedade que é composta a bola de golf, com a simulação é possível prever esse desvio e otimizar a antena a compensar esse desvio, não impactando no seu desempenho.

4 – Referências

[1] S. Ahuja and P. Potti, "An Introduction to RFID Technology," Communications and Network, Vol. 2 No. 3, 2010, pp. 183-186. doi: 10.4236/cn.2010.23026.

[2] Fundamentos sobre RFID: Introdução às etiquetas, leitores e software que compõem o sistema de RFID, bem como as aplicações comuns da tecnologia na movimentação de materiais, Revista intraLOGÍSTICA, IMAM Consultoria.