Simulazione RFID 125 kHz in Multisim: Limitazioni e Approccio Semplificato

Multisim (basato su SPICE) non può simulare completamente un sistema RFID 125 kHz — manca di modelli specifici RFID (protocolli ISO 11784/11785, ISO 14443, ISO 15693), comportamento IC transponder e fisica dell'accoppiamento elettromagnetico. Tuttavia, un modello semplificato a livello di circuito può dimostrare i principi di accoppiamento risonante e rettifica.

Modello Semplificato Multisim

Lato Lettore (Eccitazione)

• Sorgente tensione AC: 125 kHz seno, 5-15 V_pp (simula guida antenna lettore)
• Rete risonante in serie: L_reader + C_reader sintonizzata a 125 kHz
• Resistenza in serie: 1-5 Ω (ESR bobina + impedenza uscita driver)

Lato Tag (Transponder)

• Serbatoio risonante in parallelo: L_tag || C_tag sintonizzato a 125 kHz
• Coefficiente di accoppiamento (k): 0,01-0,3 (Induttanza mutua M = k√(L₁L₂))
• Rettificatore: Ponte di diodi (1N4148 o Schottky) + condensatore filtro
• Carico: 10-100 kΩ (simula impedenza ingresso IC)
• Modulazione (opzionale): Resistenza di carico commutabile per backscatter (F2F/Manchester)

Calcolo Valori Componenti

Target: f₀ = 125 kHz = 1 / (2π√(LC))

Scegli L = 1 mH → C = 1 / ((2π×125k)² × 1m) ≈ 1,62 nF

Tag tipico: L = 1-10 mH, C = 100-2000 pF

Passaggi di Configurazione Multisim

1. Posiziona AC_SOURCE (125kHz, 10Vpp)
2. Lettore: L1=1mH, C1=1.62nF, R1=2Ω in serie
3. Tag: L2=2mH, C2=810pF in parallelo
4. Accoppiamento: Aggiungi induttanza mutua K12 (k=0,1) tra L1 e L2
5. Rettificatore: D1-D4 (1N4148) ponte attraverso L2||C2
6. Filtro: C3=100nF attraverso uscita rettificatore
7. Carico: Rload=50kΩ attraverso C3
8. Analisi transitoria: 0 a 5ms, max step 1µs

Osservazioni Attese

• Tensione serbatoio tag raggiunge picco in risonanza (Q × tensione lettore)
• CC rettificato appare attraverso C3 (~5-10V a seconda dell'accoppiamento)
• Modulazione carico: Commutazione Rload crea variazione di ampiezza sul lato lettore (backscatter)

Cosa Questo Modello Non Può Catturare

• Gestione del protocollo (anti-collision, inventario, comandi lettura/scrittura)
• Macchina a stati IC transponder, memoria, funzioni crittografiche
• Accoppiamento elettromagnetico nel campo vicino (necessaria simulazione EM full-wave: HFSS, CST, FEKO)
• Ambiente multi-tag, collisione lettore, limiti normativi (FCC Parte 15, ETSI 302 208)
• Effetti temperatura, tolleranza componenti, parassiti PCB

Strumenti Migliori per la Simulazione RFID

Multisim può illustrare la fisica del front-end analogico (risonanza, rettifica). Per protocollo, firmware e validazione di sistema, usare strumenti RFID dedicati o prototipi hardware.