Thiết kế đầu đọc RFID không chip dải tần rộng cho các ứng dụng nhận dạng tự động

Tạp chí Khoa học và Công nghệ 137 (2019) 001-007 
1 
Thiết kế đầu đọc RFID không chip dải tần rộng 
 cho các ứng dụng nhận dạng tự động 
Design of Chipless RFID Ultra Wide Band Reader for Automatic Identification Applications 
Nguyễn Thanh Hường*, Nguyễn Công Thuần, Nguyễn Thị Lan Hương, Hoàng Sĩ Hồng, 
Đào Trung Kiên, Nguyễn Việt Tùng 
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội – Số 1, Đại Cồ Việt, Hai Bà Trưng, Hà Nội 
Đến Tòa soạn: 24-5-2019; chấp nhận đăng: 27-9-2019 
Tóm tắt 
Các công nghệ nhận dạng tự động như công nghệ RFID hay mã vạch đang được ứng dụng rất rộng rãi và 
phổ biến. Với lợi thế giảm chi phí, công nghệ RFID không có chip cung cấp một giải pháp thay thế mới đầy 
hứa hẹn cho hệ thống RFID truyền thống. Bài viết này nhằm mục đích thiết kế và phát triển phần cứng và 
phần mềm để thực hiện đọc các thẻ RFID không có chip chọn lọc tần số. Đầu đọc đề xuất được thiết kế để 
hoạt động trong dải tần số từ 2 đến 4 GHz. Các thành phần cụ thể của phần điều khiển kỹ thuật số cũng 
như phần RF với kỹ thuật giải điều chế của ID phổ được trình bày tỉ mỉ trong bài báo. Một nguyên mẫu của 
đầu đọc được thử nghiệm với thẻ 3 bit trong cho ứng dụng giải mã hoá nhận dạng ID. Kết quả cho thấy kiến 
trúc đầu đọc này có khả năng đoc và giải mã các thẻ nhiều bit theo thời gian thực và có thể có khả năng mở 
rộng cho thẻ dung lượng lớn và dải tần rộng. 
Từ khóa: RFID không chip, đầu đọc thẻ không chip, dải tần rộng (Ultra wideband), đa bit 
Abstract 
Automatic identification technologies such as RFID or barcode have been applied extensively and 
ubiquitously. With the cost reduction advantage, the chipless RFID technology offers a newly promising 
alternative for the traditional RFID system. The paper aims at designing and developing the hardware and 
software for the reading implementation of the frequency selective chipless RFID tags. The proposed reader 
is designed to operate in the frequency range of 2 to 4 GHz. Specific components of the digital control 
section as well as the RF section with the demodulation technique of the spectral ID are presented. A 
prototype of the reader is tested with a 3-bit tag in several cases. The results show that this reader 
architecture is feasible and suitable for real time multiple bit tag reading and can be easily modified if the tag 
capacity is increased and the frequency range is enlarged. 
Keywords: Chipless RFID, Ultra Wideband (UWB), Multi Bit, Chipless Tag Reader. 
1. Giới thiệu1 
Công nghệ nhận dạng tự động ra đời với mục 
đích làm cho cuộc sống con người trở nên đơn giản, 
tiện lợi và giúp cho việc con người có thể kết nối, sử 
dụng và kiểm soát được các thiết bị và vật dụng xung 
quanh mình. Nhận dạng tự động (Automatic 
Identification) là công nghệ dùng để giúp các hệ 
thống nhận dạng các đối tượng mà không cần nhập 
dữ liệu bằng nhân công. Các công nghệ nhận dạng tự 
động đã được phát triển bao gồm: công nghệ mã vạch 
(Bar Codes)[1], thẻ thông minh (Smart Cards)[2], 
công nghệ sinh trắc học (Biometric)[3], nhận dạng 
đặc trưng quang học (Optical Character Recognition-
OCR)[4] và nhận dạng tần số vô tuyến RFID (Radio 
Frequency Identification) (Hình 1). 
* Địa chỉ liên hệ: Tel.: (+84) 904.466.684 
Email: huong.nguyenthanh3@hust.edu.vn 
Hầu hết các hệ thống nhận dạng tự động không 
sử dụng RFID đều yêu cầu kết nối vật lý tiếp xúc với 
khoảng cách gần. Ngoài ra mỗi hệ thống vẫn còn 
những nhược điểm của riêng mình, như hệ thống mã 
vạch cần có đường ngắm đúng tới mã vạch mới có 
thể đọc chính xác mã, hệ thống nhận dạng sinh học 
chỉ áp dụng được với các vật thể sống, hệ thống thẻ 
cần tiếp xúc trực tiếp thẻ với đầu đọc. Ở hệ thống 
nhận dạng RFID, việc kết nối không dây giữa thiết bị 
mang thông tin (thẻ tag) và thiết bị đọc đem lại khả 
năng đáp ứng nhiều ứng dụng và tiện lợi hơn. Không 
những vậy, phạm vi đọc được cải thiện cùng độ bền 
cao, có tính năng cho phép ghi/đọc dữ liệu và tính 
bảo mật cao giúp hệ thống này ngày càng trở nên phát 
triển và phổ biến với cuộc sống hằng ngày. 
RFID được coi là một cuộc cách mạng của hệ 
thống nhúng và môi trường tương tác hiện nay[5]. 
Công nghệ này đã và đang được phát triển ở nhiều 
nước trên thế giới với những ứng dụng rất đa dạng 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ 137 (2019) 001-007 
2 
trong các lĩnh vực như sản xuất kinh doanh an ninh, y 
tế, Tuy nhiên, với xu hướng ngày càng tăng về số 
lượng của các thiết bị trong cùng hệ thống, công nghệ 
RFID vẫn còn tồn tại một số nhược điểm như giá 
thành tương đối cao do việc mã hoá dữ liệu cần sử 
dụng các chip, một số thẻ chủ động còn cần pin để 
cấp nguồn. Công nghệ RFID không chip được nghiên 
cứu mạnh mẽ trong những năm gần dây đã đưa ra 
một giải pháp thay thế hữu ích cho công nghệ RFID 
truyền thống. 
Bài báo này đề xuất cấu trúc một bộ đầu đọc 
thông số thẻ không chip được thiết kế và phát triển để 
hoạt động cho dải tần rộng. Việc giải mã và đọc 
thông tin thẻ được thực hiện bằng cách so sánh phổ 
tần số của thẻ chuẩn với các thẻ có phổ tần số với các 
bit mã hoá khác nhau được đọc về từ bộ đầu đọc đề 
xuất. Để kiểm tra nguyên lý hoạt động của đầu đọc, 
một cấu trúc đầu đọc hoạt động trong dải từ 2 GHz 
đến 4 GHz được thiết kế, chế tạo và tích hợp để giải 
mã các thẻ tag ba bit có thông tin nhận dạng khác 
nhau theo nguyên lý RFID không chip. 
2. Nguyên lý hoạt động hệ thống RFID không chip 
Các hệ thống RFID có chip vốn đã rất quen thuộc 
với nhiều người nhưng khái niệm về RFID không 
chip thì chưa thực sự phổ biến ở Việt Nam. Nhược 
điểm của một ứng dụng RFID truyền thống khi triển 
khai trên phạm vi rộng cần tới vài chục nghìn hay 
thậm chí vài trăm nghìn thẻ là chi phí. Vì vậy, ý 
tưởng sản xuất các thẻ RFID không chip ra đời. Các 
thẻ không sử dụng chip sẽ tiết kiệm chi phí tối đa bởi 
chi phí sản xuất thẻ chủ yếu nằm ở con chip. Để mã 
hóa dữ liệu mà không có sự hiện diện của 1 con chip, 
hiện nay có hai phương pháp được sử dụng: phản xạ 
trên miền thời gian (Time Domain Reflection) và kí 
hiệu phổ tần số (spectral frequency signature-based). 
Thẻ RFID không chip hoạt động dựa trên phản 
xạ miền thời gian (TDR) được kiểm tra bằng cách gửi 
một tín hiệu từ đầu đọc dưới dạng một xung và đọc 
lại tín hiệu phản hồi của xung bởi thẻ. Một chuỗi các 
xung có thể được sử dụng để mã hóa dữ liệu. Bên 
cạnh đó, thẻ RFID không chip hoạt động dựa trên kí 
hiệu phổ tần (Spectral signature-based chipless tags) 
mã hóa dữ liệu dựa vào phổ tần sử dụng cấu trúc cộng 
hưởng. Mỗi bit dữ liệu thường có sự hiện diện hoặc 
không có sự hiện diện của một đỉnh cộng hưởng ở 
một tần số xác định trước trong phổ tần. 
Hệ thống RFID không chip hoạt động dựa trên 
việc phản hồi tín hiệu thẩm vấn với ký hiệu phổ tần 
xác định để mã hóa ID. Tín hiệu thu và phát được 
phân cực chéo để đạt được sự cách ly tốt giữa hai tín 
hiệu. Dựa trên đặc tính kỹ thuật của sóng điện từ, bộ 
cộng hưởng và công nghệ ăng-ten, sự tác động tương 
hỗ giữa các thành phần sẽ giảm đi, số lượng bit có thể 
lớn hơn và mã hóa dễ dàng hơn. Hình 2 biểu diễn sơ 
đồ nguyên lý của một hệ thống RFID không chip, 
trong đó ID của thẻ mã hóa dữ liệu theo phổ tần số 
thu được khi đầu đọc hỏi thẻ bằng tín hiệu dải tần 
rộng với biên độ và pha. Thẻ sau đó nhận tín hiệu hỏi 
và mã hóa dữ liệu bằng các cấu trúc cộng hưởng, làm 
biến đổi phổ tần và truyền lại cho đầu đọc. Phổ tần số 
xuất hiện các điểm cộng hưởng xác định trong dải tần 
rộng được hỏi và thông tin ID sẽ được đầu đọc thu lại 
và phân tích so sánh với ID trong cơ sở dữ liệu. 
Hình 1. Phân loại thẻ RFID không chip 
Hình 2. Sơ đồ nguyên lý hệ thống RFID không chip 
3. Nguyên lý của đầu đọc thẻ RFID không chip 
Đầu đọc là thiết bị thẩm vấn thẻ RFID và nhận 
tín hiệu trả lời từ thẻ. Trong hệ thống RFID không 
chip, đầu đọc phát hiện thẻ bằng cách sử dụng kĩ 
thuật điều chế và xử lí tín hiệu để trích dữ liệu từ tín 
hiệu của thẻ. Thẻ không chip không thể tạo tín hiệu 
nếu đầu đọc không gửi tín hiệu thẩm vấn tới thẻ. Vì 
vậy, đầu đọc và thẻ là quan hệ chủ-tớ, trong đó đầu 
đọc đóng vai trò chủ và thẻ đóng vai trò tớ. Tuy 
nhiên, bản thân đầu đọc cũng có vai trò tớ. Phần mềm 
trung gian ở máy chủ thực hiện xử lí dữ liệu từ đầu 
đọc sau khi thu tín hiệu phản hồi về và đóng vai trò 
như đơn vị chủ và gửi yêu cầu tới đầu đọc (Hình 3). 
Hình 3. Vị trí đầu đọc trong hệ thống RFID 
Cấu trúc của một đầu đọc RFID không chip gồm 
ba phần: Bộ phận số hay điều khiển, bộ phận siêu cao 
tần và anten (Hình 4). Bộ phận số thực hiện xử lí tín 
hiệu số trên dữ liệu nhận được từ thẻ tag. Bộ phận 
này gồm một vi xử lý, một khối nhớ, một vài bộ 
chuyển đổi số - tương tự (Analog to Digital - ADC) 
và một khối truyền thông cho ứng dụng phần mềm. 
Bộ phận siêu cao tần (RF) được sử dụng để truyền và 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ 137 (2019) 001-007 
3 
nhận tín hiệu RF, gồm hai đường tín hiệu riêng biệt 
tương ứng với hai đường dữ liệu. 
Hình 4. Cấu trúc đầu đọc RFID không chip 
Tùy thuộc vào ứng dụng của hệ thống mà đầu 
đọc RFID có thể được thiết kế bằng cách khác nhau 
và anten được thiết kế với các tần số cộng hưởng, độ 
lợi, độ định hướng, đồ thị bức xạ khác nhau. Các 
thuật toán bắt tay (handshaking) có thể được sử dụng 
cho trao đổi dữ liệu giữa thẻ RFID và đầu đọc. Hoạt 
động chung của đầu đọc thẻ không chip dựa trên phổ 
tần là tạo ra các tín hiệu trong miền tần số phát qua 
thẻ sau đó thu về tín hiệu phản hồi và thực hiện so 
sánh với tín hiệu mẫu được trích từ tín hiệu phát ban 
đầu. Sự khác nhau về công suất, biên độ hay pha sẽ 
được sử dụng làm tiêu chuẩn để xác định mã ID của 
các thẻ được quét (Hình 5). 
Hình 5. Sơ đồ khối của đầu đọc cho thẻ RFID không 
chip 
4. Thiết kế đầu đọc thẻ RFID không chip dải tần 
rộng UWB 
Các hệ thống RFID hoạt động dựa trên phổ tần 
số thường sử dụng các thẻ sử dụng các bộ cộng 
hưởng để mã hóa dữ liệu. Khác với các đầu đọc cho 
thẻ có chip thông thường hay thẻ trên miền thời gian 
dải ISM với băng thông hẹp khoảng vài KHz tới vài 
chục MHz, hoạt động của hệ thống loại này có vùng 
tần số nằm ngoài dải ISM. Trong khi đầu đọc dải hẹp 
(Narrowband Reader) phục vụ đọc số lượng bit khá 
hạn chế, đầu đọc dải tần siêu rộng (Ultra Wideband 
Reader) cho phép đọc số lượng bit lớn hơn nhiều. 
Hơn nữa, đầu đọc này có thể sử dụng cả biên độ và 
pha mã hóa dữ liệu nên tăng độ chính xác cao cho mã 
ID của thẻ tag. Hình 6 biểu diễn sơ đồ của dạng đầu 
đọc này. Một bộ vi điều khiển đồng thời điều khiển 
hai bộ dao động VCO (Voltage Controlled Oscillator) 
và LO (Local Oscillator) thông qua DAC. VCO sẽ tạo 
tín hiệu quét tần số bằng cách quét một tín hiệu sóng 
liên tục trên dải tần hoạt động trong một khoảng thời 
gian xác định (giống như việc phân tích phổ). Tín 
hiệu từ VCO đưa qua Coupler tách thành hai phần, 
phần lớn hơn được truyền qua anten phát Tx trở thành 
tín hiệu thẩm vấn phát tới thẻ, phần tín hiệu nhỏ hơn 
được giữ lại làm tín hiệu tham chiếu đưa vào cổng 
siêu cao tần RF của Mixer1. 
Tín hiệu từ LO cũng được quét tần số như VCO 
nhưng trên dải tần khác nhưng phải đảm bảo khoảng 
rộng tần hoạt động bằng nhau. Tín hiệu từ LO được 
đưa qua Power Divider tách thành hai thành phần 
bằng nhau để cung cấp tín hiệu ở cổng LO cho hai 
Mixer. Tín hiệu qua thẻ phản hồi về được Anten thu 
Rx thu về và đưa vào cổng RF ở Mixer2. Hai Mixer 
trộn tín hiệu RF với tín hiệu LO đưa ra tín hiệu IF, hai 
tín hiệu này luôn ở tần số như nhau, nhưng phải đảm 
bảo thấp hơn tần số hoạt động tối đa của AD8302. 
Hai tín hiệu IF ra từ hai Mixer được đưa qua bộ lọc 
thông thấp (LPF) đồng thời tín hiệu ở đường thu về 
được khuếch đại bởi bộ khuếch đại công suất (PA). 
Hai tín hiệu này được đưa vào Module AD8302. 
AD8302 so sánh độ lợi giữa hai tín hiệu trên và đưa 
ra điện áp tương ứng qua một bộ ADC và đưa vào vi 
xử lý. Vi xử lý sử dụng thuật toán xác định mã ID của 
thẻ đã quét và đưa dữ liệu hiển thị trên giao diện 
người sử dụng. Bộ vi xử lý sử dụng thuật toán so sánh 
tín hiệu phát đi và tín hiệu thu về từ đó phát hiện và 
giải mã thẻ để xác định ID của thẻ không chip, sau đó 
gửi lên máy tính để cung cấp giao diện đồ họa (GUI) 
giữa hệ thống RFID và người dùng. 
Hình 6. Sơ đồ cấu trúc của đầu đọc RFID dải tần 
rộng UWB cho thẻ RFID không chip 
5. Kết quả đo và phân tích 
Dựa trên Hình 4, bộ phận siêu cao tần chính là 
giao diện để nhận và truyền dữ liệu trong khi bộ phận 
số là bộ phận chính để điều khiển toàn bộ các hoạt 
động của đầu đọc. Bộ phận điều khiển thường bao 
gồm ba phần: (1) điều khiển bộ truyền, (2) điều khiển 
bộ nhận và (3) xử lý tín hiệu và giải mã dữ liệu. Bộ 
phận điều khiển/số này có thể được dùng cho nhiều 
dải tần khác nhau mà không thay đổi gì về cấu trúc. 
Nếu muốn thay đổi dải tần, các thành phần của bộ 
phận siêu cao tần sẽ cần thay đổi và lựa chọn thông 
số cho phù hợp. Để mô tả cụ thể hoạt động của bộ 
phận này, một đầu đọc dải tần từ 2 đến 4GHz sẽ được 
phân tích và sẽ được thử nghiệm với một thẻ tag 3 bit 
và một thẻ tag 10 bit. 
5.1. Khảo sát và lựa chọn bộ phát tần số VCO và LO 
Tín hiệu đầu vào liên tục với biên độ không đổi 
và công suất cao trong dải tần từ 2 đến 4 GHz được 
tạo ra bằng bộ dao động tuyến tính tinh thể YIG 
(Ytrium Iron Garnet) với hệ số phẩm chất Q rất cao. 
Bộ dao động này cho phép tạo tín hiệu tần số trên dải 
rất rộng, có thể lên đến 10 GHz với mức năng lượng 
cao (trên 10 dBm) và nhiễu thấp. Bộ so sánh AD8302 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ 137 (2019) 001-007 
4 
chỉ hoạt động được tới 2.7GHz, nhưng hệ thống đầu 
đọc lại hoạt động trong phạm vi 2 – 4GHz, vì vậy tín 
hiệu cần được hạ xuống bằng cách sử dụng thêm bộ 
trộn tần (Mixer) và một bộ LO để hạ tần số xuống 
thành tín hiệu trung tần IF. Chính vì vậy, một bộ YIG 
Oscillator đóng vai trò như một LO tạo tín hiệu ở tần 
số 3 – 5GHz để tạo tín hiệu trung tần IF 1GHz ở sau 
hai bộ trộn tần. Hình 7 lần lượt là hai bộ VCO và LO. 
a) b) 
Hình 7. Bộ tạo dao động dải tần rộng: a) VCO; b) LO 
Hình 8. Sơ đồ khối mạch nguồn và điều khiển VCO và LO
Cả hai bộ VCO và LO đã được lựa chọn của nhà 
sản xuất Hewlett Packard do tính đồng đều về biên độ 
và dải tần phù hợp với đầu bài. Hai bộ phát tần số này 
đều yêu cầu điện áp hoạt động từ -10V đến +20V 
(khoảng 150 – 300mA) với độ phân giải 40MHz/mA. 
Để phát ra các tần số khác nhau, hai bộ phát VCO và 
LO cần một nguồn dòng để điều khiển cuộn dây 
chính ở bên trong. Mạch bảo vệ cho cuộn dây chính 
được tích hợp sẵn ngay trên bề mặt mỗi bộ dao động. 
5.2. Mạch nguồn và điều khiển VCO và LO 
Bởi vì nguồn điện hoạt động của hai bộ dao 
động YIG yêu cầu gồm cả nguồn dương và âm 
(20VDC và -10VDC) nên mạch tạo nguồn cần sử 
dụng cặp IC LM317 và LM337 để tạo đồng thời hai 
nguồn này cho hai bộ dao động này. Bên cạnh đó, bộ 
khuếch đại công suất và mô-đun AD8302 đều sử 
dụng nguồn 5V để hoạt động nên mạch nguồn cần 
thêm IC ổn áp 7805. Vì độ phân giải của hai bộ dao 
động đều là 40MHz/mA và cần đồng thời điều khiển 
theo các bước quét liên tục ở các khoảng tần lần lượt 
là 2-4GHz và 3-5GHz, việc cần thiết là chuyển đổi từ 
điện áp sang dòng điện từ 0 đến khoảng 200 mA. Để 
tạo nguồn dòng lên tới vài trăm mA đồng thời cần độ 
chính xác cao để đảm bảo điều khiển chính xác hai bộ 
dao động, một vi điều khiển được lắp đặt thông qua 
một bộ chuyển đổi số - tương tự (DAC) điều chỉnh áp 
sang dòng cho cuộn dây chính của hai bộ dao động. 
Khi khảo sát hoạt động của hai bộ dao động VCO và 
LO (Hình 9), tần số đầu ra của VCO biến đổi tuyến 
tính đúng theo điện áp ra của DAC, các mức công 
suất đầu ra trên cả dải tần dao động trong khoảng 
12.9 – 14.6dBm và tương đối ổn định, mức công suất 
này đảm bảo tín hiệu phát đi cao và ổn định. 
Tần số đầu ra của LO trên Hình 9b biến đổi 
tuyến tính đúng theo điện áp ra của DAC. Công suất 
đầu ra trên cả dải tần dao động trong khoảng 12.0 – 
14.0dBm, mức công suất khá ổn định nên hoàn toàn 
có thể sử dụng để làm đầu vào LO cho các bộ trộn 
tần. 
Hình 9. Đồ thị khảo sát tần số và đầu ra của: 
a) Bộ VCO; b) Bộ LO 
5.3. Mạch ghép nối định hướng Coupler 
Bộ ghép nối định hướng được thiết kế để tạo 
mạch chia công suất cho tín hiệu ra từ VCO, trong đó 
một phần nhỏ công suất dùng làm tín hiệu tham chiếu 
để so sánh với tín hiệu thu về từ thẻ. Hệ số ghép nối 
đề xuất là 10dB cho bộ Coupler phù hợp với khả 
năng chế tạo và đáp ứng nhu cầu chia công suất theo 
đề bài. Hệ số này vừa đảm bảo giữ cho công suất phát 
đi đủ lớn vừa giữ lại được tín hiệu tham chiếu vừa đủ 
cho bộ đầu đọc RFID. Bộ ghép nối định hướng phải 
có dải tần hoạt động giống với của bộ dao động VCO 
là 2 – 4GHz. Với hệ số ghép nối C = 10dB đồng 
nghĩa với S13 = -10dB (trong dải tần 2 – 4GHz), 
a) 
b) 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ 137 (2019) 001-007 
5 
nghĩa là công suất ở cổng ghép nối P3 = 0.1P1; P2 = 
0.9P1 và P4 = 0 với bộ ghép nối định hướng lý tưởng. 
Sau khi tính toán, cấu trúc bộ ghép định hướng 
Coupler được thiết kế mô phỏng trên phần mềm 
Agilent ADS sử dụng công nghệ vi dải trên chất nền 
FR4, độ dày 1.6 mm (Hình 10). 
Hình 10. Hình ảnh bộ ghép nối định hướng 
Bộ ghép nối định hướng được chế tạo và đo 
kiểm tra độ ghép nối (S13), độ cách ly (S14) và độ 
định hướng (S34) sử dụng máy PNA Keysight 
N5222A. Kết quả kiểm tra Coupler trên Hình 11 cho 
thấy độ ghép nối sát giá trị yêu cầu là 10dB, giá trị độ 
cách ly và độ định hướng đều cao, khoảng từ 65-
85dB. Khi tiến hành so sánh độ ghép nối (S13) của 
Coupler trên thực tế với mô phỏng, kết quả bộ ghép 
nối định hướng đã đạt được độ ghép nối khá đồng 
đều, xấp xỉ giá trị yêu cầu là -10dB trên dải tần từ 2 – 
4GHz. Độ ghép nối trên thực tế xấp xỉ đường mô 
phỏng, tuy vẫn sai lệch khoảng 10-15% so với giá trị 
yêu cầu nhưng vẫn đáp ứng được yêu cầu sử dụng. 
Hình 11. Kết quả đo thử nghiệm bộ ghép nối định 
hướng 
5.3. Mạch chia công suất Power Divider 
Để có thể chia đều công suất của tín hiệu đầu 
vào cho các tín hiệu đầu ra, mạch chia công suất T-
Junction vi dải không tổn hao được lựa chọn làm cấu 
trúc chia công suất với ưu điểm chế tạo đơn giản và 
công suất đầu ra không bị suy hao quá nhiều. Do yêu 
cầu về đảm bảo độ suy hao thấp, chất nền Roger 
4003c với hệ số tanδ = 0.0021 và độ dày 0.813 mm 
được sử dụng. Với yêu cầu thiết kế của bộ chia công 
suất là tạo mạch chia cân bằng tín hiệu phát ra từ LO 
để tạo hai đầu vào cổng LO cân bằng cho hai bộ trộn 
tần (Mixer), điều kiện cho bộ chia không tổn hao là 
S12 = S13 = -3dB. Kết quả mô phỏng thông số S12, 
S13 bộ chia công suất trên Schematic và Layout có 
Sử dụng máy PNA Vector Network Analyser đo kiểm 
tra độ chia công suất của hai cổng đầu ra S12 và S13 
thu được kết quả như trên hình Hai giá trị S12, S13 
đều nằm trong khoảng 3-4dB và khá bám sát nhau 
nên công suất ở hai cổng ra của bộ chia khá cân 
bằng, tuy vẫn còn mất mát nhưng không đáng kể. 
Hình 12. Hình ảnh bộ chia công suất thực tế 
Hình 13. Kết quả so sánh của bộ chia thực tế với mô 
phỏng 
Hình 14. Hình ảnh thực tế ghép nối bộ đầu đọc 
Kết quả so sánh thực tế với mô phỏng của thông 
số S12 và S13 của bộ chia công suất thực tế tuy 
không bám đúng theo mô phỏng nhưng hai đường 
này vẫn bám gần như đều nhau và lệch không quá 
1dB vì vậy bộ chia vẫn đạt yêu cầu thiết kế. 
5.4. Ghép nối và tích hợp bộ đầu đọc 
Sau khi lựa chọn, chế tạo và đo kiểm các thành 
phần riêng rẽ, các thành phần của bộ đầu đọc được 
ghép nối để đo thử nghiệm bộ cộng hưởng của thẻ 3 
bit. Đầu đọc thực hiện quét tần số với các bước quét 
cách nhau 50MHz đảm bảo sai số vẫn nằm trong 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ 137 (2019) 001-007 
6 
bước quét để phát hiện được độ lệch chính xác, mỗi 
bước cách nhau 100ms. Vì vậy, mỗi thẻ sẽ cần 
khoảng 4 giây để quét hết trên dải tần 2 – 4GHz. 
Dưới đây là hình ảnh thực tế và lưu đồ thuật toán hoạt 
động của đầu đọc cho thẻ RFID không chip đã xây 
dựng và phát triển. 
Hình 15. Lưu đồ thuật toán hoạt động của đầu đọc 
5.5. Thử nghiệm đọc thẻ không chip 
Bộ cộng hưởng dùng để đo thử nghiệm đầu đọc 
dải tần rộng có 3 tần số cộng hưởng, tương ứng với 
ba bit mà nó đại diện, các tần số lần lượt là: 2.5GHz, 
3GHz, 3.5GHz. Dựa trên kết quả đo kiểm, băng thông 
của các dải tần cộng hưởng là ±25MHz về hai phía 
của tần số trung tâm. Số liệu đo được bằng đầu đọc 
cho thấy tại các tần số quy định, trước khi có đỉnh 
cộng hưởng, giá trị độ lệch công suất từ 3 đến 5 dB, 
khi không có cộng hưởng giá trị độ lệch này sẽ từ 1 
đến 3 dB. Vì vậy có thể quy ước rằng khi giá trị đo độ 
lệch công suất tại các tần số mà nằm trong khoảng 3 
đến 5dB sẽ xác định được bit 1, nếu giá trị tại điểm 
đó là 1 đến 3 dB sẽ thu được bit 0. Trên Hình 16, kết 
quả đo được trên đầu đọc bám khá sát kết quả đo 
được trên máy PNA và có khoảng lệch do sự tác động 
của nhiễu môi trường và dây cáp kết nối ảnh hưởng, 
nhưng nhìn chung có thể thấy rõ 3 đỉnh cộng hưởng 
tại các tần số 2.5GHz, 3GHz và 3.5GHz đại diện cho 
thẻ 111, độ lệch công suất tại các điểm tần số này là 
từ -1dB đến -5dB. Ngoài ra, cũng do sự dao động lên 
xuống do có ảnh hưởng nhiễu từ môi trường và cáp 
kết nối, khoảng giá trị độ lệch công suất dao động 
trên dải tần số khoảng từ 1.5 – 3.5 dB tại các điểm tần 
số xác định trước, vì vậy bộ cổng hưởng này không 
có đỉnh nào, đại diện cho bộ cộng hưởng cho thẻ 000. 
Hình 16. Kết quả đọc ID của thẻ tag giá trị: a) 111; b) 
000 
6. Kết luận 
Một thiết kế của bộ đầu đọc và giải mã thẻ 
RFID không chip đã được đề xuất, chế tạo và thử 
nghiệm thành công. Bộ phận điều khiển số có khả 
năng điều khiển phát tần số dải rộng trong khoảng tần 
số làm việc của thẻ cũng như xử lý tín hiệu và giải mã 
dữ liệu đọc từ thẻ. Kết quả đọc dữ liệu cho thấy đầu 
đọc có thể nhận biết được sự có mặt hoặc không có 
mặt của các đỉnh cộng hưởng tương ứng với giá trị 
các bit “1” và “0”. Với cấu trúc đầu đọc cũng như 
thuật toán xử lý này, đầu đọc hoàn toàn có khả năng 
mở rộng số lượng bit đọc được bằng cách mở rộng 
dải tần và giảm thời gian quét tần số để có thể đọc 
được chính xác ID của thẻ. 
Lời cảm ơn 
Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn đề tài cấp 
Bộ Giáo dục và Đào tạo mã số B2017-BKA-33 đã tài 
trợ kinh phí để thực hiện nghiên cứu này. 
a) 
b) 
Tạp chí Khoa học và Công nghệ 137 (2019) 001-007 
7 
References 
[1]. X. Lou and J. Liao, “Polar encode and decode in two-
dimensional bar code,” in 2017 ICNC-FSKD, Guilin, 
2017. 
[2]. Z. Du and Y. Tang, “Web-based multi-level smart 
card access control system on university campus,” in 
2014 IEEE ICSE, Beijing, China, 2014. 
[3]. Y. Rajan and J. Patil, “Satyaapan: Novel technique 
for identification using biometric data,” in 2016 
ICTBIG, Indore, India, 2016. 
[4]. M. D. Kim and J. Ueda, “Dynamics-Based Motion 
Deblurring Improves the Performance of Optical 
Character Recognition During Fast Scanning of a 
Robotic Eye,” IEEEASME Trans. Mechatron., vol. 
23, no. 1, Feb. 2018. 
[5]. S. Preradovic and N. Karmakar, “Chipless RFID: Bar 
Code of the Future,” IEEE Microw. Mag., vol. 11, no. 
7, Dec. 2010.