Tần số 13,56MHz của NFC có ý nghĩa kỹ thuật gì, vì sao chọn tần số này

Thông số 13,56MHz xuất hiện trong hầu hết tài liệu kỹ thuật về NFC nhưng ít khi được giải thích vì sao chính con số này được chọn chứ không phải một tần số khác. Câu trả lời nằm ở bản chất giao tiếp trường gần, khác hẳn cách sóng vô tuyến của Bluetooth hay Wi-Fi lan truyền trong không gian.

NFC giao tiếp bằng cảm ứng từ trường, không phát sóng vô tuyến

Bluetooth và Wi-Fi truyền dữ liệu bằng cách bức xạ sóng điện từ ra không gian và thu lại ở ăng-ten thiết bị nhận, gọi là trường xa (far field). NFC hoạt động theo nguyên lý cảm ứng từ trường ở vùng trường gần (near field), tương tự cách một máy biến áp truyền năng lượng giữa hai cuộn dây đặt sát nhau. Cuộn ăng-ten trong điện thoại tạo ra từ trường dao động, và khi một cuộn dây khác (thẻ hoặc đầu đọc) đủ gần, dòng điện cảm ứng sẽ xuất hiện trong cuộn dây đó mà không cần sóng lan truyền ra xa.

Vì sao băng tần 13,56MHz phù hợp cho cảm ứng từ trường tầm ngắn

13,56MHz nằm trong nhóm băng tần ISM (công nghiệp, khoa học, y tế) được cấp phép sử dụng miễn phí trên toàn cầu, giúp thiết bị NFC hoạt động thống nhất ở mọi quốc gia mà không vướng quy định tần số riêng biệt như một số băng UHF. Ở tần số này, bước sóng trong không khí vào khoảng 22 mét, lớn hơn rất nhiều lần kích thước cuộn ăng-ten nhỏ gọn trong điện thoại. Chênh lệch kích thước đó chính là điều kiện để vùng trường gần chiếm ưu thế trong phạm vi vài centimet quanh thiết bị, đúng với cách NFC vận hành.

Kế thừa hạ tầng chuẩn RFID tần số cao có sẵn

13,56MHz không phải tần số riêng của NFC mà là dải tần chuẩn của công nghệ RFID tần số cao (HF RFID) đã được sử dụng từ trước trong thẻ ra vào, thẻ thư viện và nhiều ứng dụng nhận dạng khác theo chuẩn ISO/IEC 15693 và 14443. NFC được xây dựng dựa trên nền tảng kỹ thuật và hệ sinh thái linh kiện, chip đọc, ăng-ten đã sẵn có của RFID tần số cao, giúp việc phát triển và sản xuất phần cứng NFC tận dụng được hạ tầng công nghiệp đã trưởng thành thay vì phải xây dựng từ đầu.

Đánh đổi giữa tần số thấp và khả năng truyền dữ liệu

Chọn tần số thấp hơn nhiều so với Bluetooth (2,4GHz) hay Wi-Fi đồng nghĩa NFC chấp nhận tốc độ truyền dữ liệu thấp hơn đáng kể, chỉ phù hợp với các gói tin nhỏ như thông tin thẻ hay tham số ghép nối. Đây là đánh đổi có chủ đích: NFC không được thiết kế để cạnh tranh về băng thông, mà để tối ưu cho việc xác định đúng một thiết bị duy nhất trong phạm vi cực gần với mạch điện đơn giản, tiêu thụ điện năng thấp.

Hiểu nhầm thường gặp

“Tần số càng cao thì NFC càng nhanh, càng mạnh” là suy nghĩ suy diễn từ kinh nghiệm với Wi-Fi hay mạng di động, nơi tần số cao hơn thường đi kèm băng thông lớn hơn. Với NFC, mục tiêu thiết kế không phải tốc độ mà là giao tiếp cảm ứng ổn định ở cự ly cực ngắn, nên tần số 13,56MHz được chọn vì phù hợp với nguyên lý trường gần và hạ tầng RFID có sẵn, không phải vì giới hạn kỹ thuật của tốc độ cao hơn.

Xem thêm

Nội dung này thuộc cụm bài NFC & thanh toán chạm: tổng hợp bài viết. Xem thêm Ốp lưng dày hoặc có kim loại có chặn tín hiệu NFC không.