Detail předmětu
RF Engineering and Identification
FEKT-GRFIAk. rok: 2019/2020
Tento předmět si klade za cíl seznámit studenty s praktickým použitím RF technologií v aplikační oblasti, která je v současnosti jednou z nejdynamičtěji se rozvíjejících. Předmět klade důraz na vytvoření souvislostí mezi návrhem RF hardwaru, digitálním zpracování signálu a efektivními a bezpečnými algoritmy bezdrátové komunikace v aktivních, semi-pasivních a pasivních RF systémech pro identifikaci. Znalosti a zkušenosti získané v tomto předmětu usnadní studentům jejich následné začlenění do průmyslové sféry.
Jazyk výuky
angličtina
Počet kreditů
4
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Absolvent předmětu je schopen: (1) vysvětlit operační principy pasivních, semi-pasivních a aktivních RFID, (2) popsat činnost transpondéru v elektromagnetickém poli, (3) popsat architekturu bezdrátových elektronických datových nosičů, transpondéru s paměťovou funkcí a mikroprocesorových RFID, (4) popsat architekturu analogového frontendu tagu a čtečky a architekturu kontrolní jednotky, (5) diskutovat vlastnosti RFID technologie v jednotlivých frekvenčních pásmech, (6) navrhnout algoritmy pro číslicové zpracování signálu (tvarování signálu, filtrace, spektrální analýza) v modulu modulátoru a demodulátoru RFID čtečky, (7) v praxi aplikovat radarovou rovnici pro šíření signálu.
Prerekvizity
Jsou požadovány znalosti na úrovni magisterského studia a platné přezkoušení pro kvalifikaci pracovníků pro samostatnou činnost (ve smyslu §6 Vyhlášky).
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT. Metody vyučování zahrnují přednášky, cvičení na počítači a laboratoře. Předmět využívá e-learning (Moodle).
Způsob a kritéria hodnocení
Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu. Laboratorní cvičení jehodnoceno 36 body, závěrečná písemná zkouška 64 body. Celkový počet bodů je max. 100.
Osnovy výuky
Přednášky:
1. Základní operační principy, 1-bitový transpondér, plnoduplexní a poloduplexní mód, sekvenční procedury.
2. Induktivní vazba, elektromagnetická vazba se zpětným rozptylem, blízká vazba, elektrická vazba, přenos dat mezi čtečkou a transpondérem.
3. Fyzikální principy RFID systémů, magnetické pole, činnost transpondéru v magnetickém poli, systém transpondér - čtečka, magnetické materiály.
4. Elektromagnetické vlny, polarizace, princip funkce mikrovlnného transpondéru v elektrickém poli, SAW transpondéry.
5. Frekvenční pásma, regulace rádiových licencí, kódování a modulace, integrita dat a zabezpečení,
6. Standardizace, rádiové rozhraní, struktura protokolu a kódování, antikolizní algoritmy.
7. Antény z pohledu tagu a čtečky.
8. Architektura elektronických datových nosičů, transpondér s paměťovou funkcí, mikroprocesorové RFID.
9. Architektura, analogového frontendu, kontrolní jednotka, algoritmy pro optimalizaci komunikace.
10. Zdroje šumu a metody jeho minimalizace, citlivost, monostatický a bistatický systém, přímá vazba přijímač - vysílač.
11. Měření systémových parametrů, performance, konformace, protokol LLRP.
12. RFID v bezdrátových senzorových sítích, UWB, Ranging, Praktické aspekty RFID systémů, aplikace, výroba, internet věcí.
13. Dynamické určování polohy založený na UWB technologiích.
Laboratorní cvičení:
1. Návrh funkcí UHF EPC Class 1 Gen 2 čtečky v SW-radiu.
2. Měření signálů v UHF pásmu pomocí navrženého demodulátoru v USRP, spektrální analýza.
3. Návrh funkcí HF čtečky v SW-radiu.
4. Měření parametrů komunikace v HF pásmu, analýza postranních pásem, identifikace bitů a tok protokolu.
5. Praktické zkoušky šíření signálu v UHF pásmu (pozorování úniků) a experimenty s anténami a tagy pro různé polarizace (kruhová pravotočivá a levotočivá, lineární vertikální a horizontální).
1. Základní operační principy, 1-bitový transpondér, plnoduplexní a poloduplexní mód, sekvenční procedury.
2. Induktivní vazba, elektromagnetická vazba se zpětným rozptylem, blízká vazba, elektrická vazba, přenos dat mezi čtečkou a transpondérem.
3. Fyzikální principy RFID systémů, magnetické pole, činnost transpondéru v magnetickém poli, systém transpondér - čtečka, magnetické materiály.
4. Elektromagnetické vlny, polarizace, princip funkce mikrovlnného transpondéru v elektrickém poli, SAW transpondéry.
5. Frekvenční pásma, regulace rádiových licencí, kódování a modulace, integrita dat a zabezpečení,
6. Standardizace, rádiové rozhraní, struktura protokolu a kódování, antikolizní algoritmy.
7. Antény z pohledu tagu a čtečky.
8. Architektura elektronických datových nosičů, transpondér s paměťovou funkcí, mikroprocesorové RFID.
9. Architektura, analogového frontendu, kontrolní jednotka, algoritmy pro optimalizaci komunikace.
10. Zdroje šumu a metody jeho minimalizace, citlivost, monostatický a bistatický systém, přímá vazba přijímač - vysílač.
11. Měření systémových parametrů, performance, konformace, protokol LLRP.
12. RFID v bezdrátových senzorových sítích, UWB, Ranging, Praktické aspekty RFID systémů, aplikace, výroba, internet věcí.
13. Dynamické určování polohy založený na UWB technologiích.
Laboratorní cvičení:
1. Návrh funkcí UHF EPC Class 1 Gen 2 čtečky v SW-radiu.
2. Měření signálů v UHF pásmu pomocí navrženého demodulátoru v USRP, spektrální analýza.
3. Návrh funkcí HF čtečky v SW-radiu.
4. Měření parametrů komunikace v HF pásmu, analýza postranních pásem, identifikace bitů a tok protokolu.
5. Praktické zkoušky šíření signálu v UHF pásmu (pozorování úniků) a experimenty s anténami a tagy pro různé polarizace (kruhová pravotočivá a levotočivá, lineární vertikální a horizontální).
Učební cíle
Cílem přemětu je seznámit studenty s praktickým použitím RF technologií v oblasti radiofrekvenční identifikace a prohloubení souvislostí mezi znalostmi v oblastech RF hardwaru, digitálního zpracování signálu a efektivní a bezpečné bezdrátové komunikace.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu. Laboratorní cvičení jsou povinná.
Základní literatura
DOBKIN, D.M. The RF in RFID: Passive UHF RFID in Practice, Newnes, 2008. (EN)
Zařazení předmětu ve studijních plánech
Typ (způsob) výuky
Přednáška
26 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor
Osnova
1. Základní operační principy, 1-bitový transpondér, plnoduplexní a poloduplexní mód, sekvenční procedury.
2. Induktivní vazba, elektromagnetická vazba se zpětným rozptylem, blízká vazba, elektrická vazba, přenos dat mezi čtečkou a transpondérem.
3. Fyzikální principy RFID systémů, magnetické pole, činnost transpondéru v magnetickém poli, systém transpondér - čtečka, magnetické materiály.
4. Elektromagnetické vlny, polarizace, princip funkce mikrovlnného transpondéru v elektrickém poli, SAW transpondéry.
5. Frekvenční pásma, regulace rádiových licencí, kódování a modulace, integrita dat a zabezpečení,
6. Standardizace, rádiové rozhraní, struktura protokolu a kódování, antikolizní algoritmy.
7. Antény z pohledu tagu a čtečky.
8. Architektura elektronických datových nosičů, transpondér s paměťovou funkcí, mikroprocesorové RFID.
9. Architektura, analogového frontendu, kontrolní jednotka, algoritmy pro optimalizaci komunikace.
10. Zdroje šumu a metody jeho minimalizace, citlivost, monostatický a bistatický systém, přímá vazba přijímač - vysílač.
11. Měření systémových parametrů, performance, konformace, protokol LLRP.
12. RFID v bezdrátových senzorových sítích, UWB, Ranging, Praktické aspekty RFID systémů, aplikace, výroba, internet věcí.
13. Dynamické určování polohy založený na UWB technologiích.
2. Induktivní vazba, elektromagnetická vazba se zpětným rozptylem, blízká vazba, elektrická vazba, přenos dat mezi čtečkou a transpondérem.
3. Fyzikální principy RFID systémů, magnetické pole, činnost transpondéru v magnetickém poli, systém transpondér - čtečka, magnetické materiály.
4. Elektromagnetické vlny, polarizace, princip funkce mikrovlnného transpondéru v elektrickém poli, SAW transpondéry.
5. Frekvenční pásma, regulace rádiových licencí, kódování a modulace, integrita dat a zabezpečení,
6. Standardizace, rádiové rozhraní, struktura protokolu a kódování, antikolizní algoritmy.
7. Antény z pohledu tagu a čtečky.
8. Architektura elektronických datových nosičů, transpondér s paměťovou funkcí, mikroprocesorové RFID.
9. Architektura, analogového frontendu, kontrolní jednotka, algoritmy pro optimalizaci komunikace.
10. Zdroje šumu a metody jeho minimalizace, citlivost, monostatický a bistatický systém, přímá vazba přijímač - vysílač.
11. Měření systémových parametrů, performance, konformace, protokol LLRP.
12. RFID v bezdrátových senzorových sítích, UWB, Ranging, Praktické aspekty RFID systémů, aplikace, výroba, internet věcí.
13. Dynamické určování polohy založený na UWB technologiích.
Laboratorní cvičení
13 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
1. Návrh funkcí UHF EPC Class 1 Gen 2 čtečky v SW-radiu.
2. Měření signálů v UHF pásmu pomocí navrženého demodulátoru v USRP, spektrální analýza.
3. Návrh funkcí HF čtečky v SW-radiu.
4. Měření parametrů komunikace v HF pásmu, analýza postranních pásem, identifikace bitů a tok protokolu.
5. Praktické zkoušky šíření signálu v UHF pásmu (pozorování úniků) a experimenty s anténami a tagy pro různé polarizace (kruhová pravotočivá a levotočivá, lineární vertikální a horizontální).
2. Měření signálů v UHF pásmu pomocí navrženého demodulátoru v USRP, spektrální analýza.
3. Návrh funkcí HF čtečky v SW-radiu.
4. Měření parametrů komunikace v HF pásmu, analýza postranních pásem, identifikace bitů a tok protokolu.
5. Praktické zkoušky šíření signálu v UHF pásmu (pozorování úniků) a experimenty s anténami a tagy pro různé polarizace (kruhová pravotočivá a levotočivá, lineární vertikální a horizontální).