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Scientific Reports volume 13, Artigo número: 14017 (2023) Citar este artigo

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Este artigo propõe uma antena leitora de identificação por radiofrequência (RFID) de ultra-alta frequência (UHF) em forma de teia de aranha inspirada na natureza e um sistema baseado em sensor sem bateria para aplicações de saúde. Este projeto de antena consiste em oito decágonos concêntricos de vários tamanhos e cinco linhas retas de microfita. Essas linhas são conectadas ao solo usando resistores de 50 \(\Omega \) de ambas as extremidades, exceto por uma linha de microfita que é reservada para conectar uma porta de alimentação . O design da antena do leitor apresenta características de campo elétrico e magnético bastante fortes e uniformes. Ele também exibe características de banda larga, cobrindo toda a banda RFID UHF (860–960 MHz) e fornecendo um volume de leitura de tags de 200 \(\times \) 200 \(\times \) 20 mm\({^3}\). Além disso, possui características de baixo ganho, necessárias para a maioria das aplicações de campo próximo, para evitar a leitura incorreta de outras tags. Além disso, a distribuição de corrente neste projeto é simétrica em toda a estrutura, resolvendo efetivamente problemas de sensibilidade de orientação comumente encontrados em antenas de etiqueta polarizadas linearmente de baixo custo. Os resultados da medição mostram que a antena do leitor pode ler comprimidos de remédios marcados com etiquetas RFID passivas/sem bateria de baixo custo, joias caras etiquetadas, soluções de intervenção e bolsas de sangue posicionadas em várias orientações. Como resultado, o sistema proposto baseado em antena de leitura é um forte concorrente para aplicações de RFID de campo próximo, saúde e IoT.

A identificação por radiofrequência (RFID) está sendo combinada com a Internet das Coisas (IoT) para prever aplicações interessantes1,2,3,4,5,6. O sistema RFID UHF tem as vantagens de longo alcance de leitura, muitos recursos de leitura de tags, estrutura simples de tags, velocidade de leitura rápida, etc., e tem amplas perspectivas de aplicação7. Os sistemas de etiquetas RFID de campo próximo são mais adequados para etiquetas em nível de item e aplicações ambientalmente sensíveis. É necessário ler com sucesso bens de valor com 100% de probabilidade, como medicamentos e joias. No entanto, uma das principais questões técnicas no projeto de antenas leitoras RFID de campo próximo UHF é gerar uma distribuição de campo suficientemente forte e relativamente uniforme . Além disso, antenas comerciais de baixo custo são polarizadas linearmente, apresentando problemas de sensibilidade de orientação. Portanto, existe a necessidade de uma antena leitora com características uniformes de campo magnético e elétrico. Além disso, a antena do leitor de campo próximo que resolve problemas de sensibilidade de orientação da etiqueta será mais vantajosa.

In16, uma antena leitora RFID de banda larga com baixo ganho de campo distante foi desenvolvida para aplicações de campo próximo. A antena era composta por várias unidades de loop, cada uma das quais com uma corrente em fase passando pelo loop. Produz um poderoso campo magnético que é distribuído uniformemente por uma grande zona de interrogação. A área interrogada pode ser modificada alterando o número de unidades para acomodar vários cenários. Baixo ganho de campo distante e características de banda larga são características da antena sugerida. No entanto, esta antena tem grandes dimensões 776 mm \(\times \) 120 mm \(\times \) 1 mm.

Uma antena leitora RFID UHF baseada em duas linhas meandros de microfita com extremidades abertas. As correntes equivalentes em duas linhas meandros são invertidas em fase e têm amplitudes quase iguais. Unidades de linhas meandros foram usadas para criar uma distribuição homogênea de campos magnéticos e elétricos. O desempenho da antena leitora proposta foi analisado utilizando seis pares de meandros. Esta antena de leitura alcançou uma pequena largura de banda de 914 a 929 MHz com uma grande área ocupada de 480 mm \(\times \) 200 mm \(\times \) 1,6 mm17. Uma antena leitora RFID de campo próximo baseada em uma estrutura de linha meandro foi proposta em 18. Este projeto de antena foi composto por uma estrutura de linha meandro de microfita aberta e outra linha meandrada com terminação de 50 \(\Omega \) acopladas para obter um campo elétrico bastante forte na região de campo próximo.