El rango electromagnético de campo cercano (NFER) se refiere a cualquier tecnología de radio que emplea las propiedades de campo cercano de las ondas de radio como un sistema de ubicación en tiempo real (RTLS).
El alcance electromagnético de campo cercano es una tecnología RTLS emergente que emplea etiquetas transmisoras y una o más unidades receptoras. Al operar dentro de una media longitud de onda de un receptor, las etiquetas del transmisor deben usar frecuencias relativamente bajas (menos de 30 MHz ) para lograr un alcance significativo. Dependiendo de la frecuencia elegida, NFER tiene potencial para una resolución de alcance de 30 cm (12 pulgadas) y alcances de hasta 300 m (980 pies). [1]
Las relaciones de fase entre los componentes EH de un campo electromagnético ((E y H son los componentes E = eléctrico y H = magnético )) varían con la distancia alrededor de antenas pequeñas . Esto fue descubierto por primera vez por Heinrich Hertz y está formulado con la teoría de campos de Maxwell .
Cerca de una pequeña antena, los componentes del campo eléctrico y magnético de una onda de radio están desfasados 90 grados . A medida que aumenta la distancia desde la antena, la diferencia de fase EH disminuye. Lejos de ser una antena pequeña en el campo lejano , la diferencia de fase EH llega a cero. [2] Por lo tanto, un receptor que pueda medir por separado los componentes del campo eléctrico y magnético de una señal de campo cercano y comparar sus fases puede medir el alcance hasta el transmisor. [3]
La tecnología NFER es un enfoque diferente para la localización de sistemas. Tiene varias ventajas inherentes sobre otros sistemas RTLS.
Por ejemplo, una onda de radio a 1 MHz tiene un período de 1 μs y la diferencia de fase EH cambia aproximadamente 45 grados entre 30 m (98 pies) y 60 m (200 pies). Por lo tanto, una diferencia de fase EH de 1 grado en una señal de 1 MHz corresponde a una diferencia de alcance de aproximadamente 67 cm (26 pulgadas) y 1/360 del período o 27,78 ns de diferencia de tiempo entre las señales eléctricas y magnéticas. Convertida a una señal de audio de 1 kHz , el período pasa a ser de 1 ms y la diferencia de tiempo necesaria para medir pasa a ser de 27,78 μs. Un sistema comparable de tiempo de vuelo (TOF) o diferencia horaria de llegada (TDOA) requeriría de 2 a 4 ns para realizar la misma medición. [ cita necesaria ]
El uso de frecuencias relativamente bajas también conlleva ventajas adicionales. En primer lugar, las frecuencias bajas son generalmente más penetrantes que las frecuencias más altas. [ cita necesaria ] Por ejemplo, a 2,4 G Hz, un muro de hormigón armado podría atenuar las señales hasta 20 dB . [4] En segundo lugar, las longitudes de onda largas asociadas con las bajas frecuencias son mucho menos vulnerables a los trayectos múltiples . En estructuras metálicas densas, los trayectos múltiples oscurecen o destruyen la capacidad de las señales de microondas o UHF para usarse para un posicionamiento confiable. Las bajas frecuencias se ven menos afectadas por este problema. [ cita necesaria ]
El funcionamiento a bajas frecuencias también enfrenta desafíos. En general, las antenas son más eficientes en frecuencias cuyas longitudes de onda son comparables a sus dimensiones (por ejemplo, una antena monopolo de un cuarto de longitud de onda ). [ cita necesaria ] Por lo tanto, dado que las frecuencias más altas tienen longitudes de onda más pequeñas, las antenas de alta frecuencia suelen ser más pequeñas que las antenas de baja frecuencia. El mayor tamaño de las antenas de baja frecuencia prácticamente eficientes es un obstáculo importante que los sistemas de alcance electromagnético de campo cercano no pueden superar sin disminuir la ganancia. La aplicación de antenas fractales a NFC requiere controles adaptativos complejos [5]
Las características de baja frecuencia y resistencia a múltiples trayectorias de NFER lo hacen muy adecuado para el seguimiento en ubicaciones metálicas densas, como los entornos industriales y de oficinas típicos. [ cita necesaria ] Las bajas frecuencias también se difractan fácilmente alrededor del cuerpo humano, lo que hace posible el seguimiento de personas sin el bloqueo corporal que experimentan los sistemas de microondas como la banda ultraancha (UWB). [ cita necesaria ] Según se informa, los sistemas implementados en entornos de propagación interiores complicados alcanzan una precisión de 60 cm (24 pulgadas) o mejor en rangos de 46 m (151 pies) o más. [6] También hay indicios de que las implementaciones de múltiples frecuencias pueden producir una mayor precisión. [7]