O que é modulação de carga, e por que uma tag nunca transmite?
Uma tag passiva não tem transmissor. Para responder, ela comuta uma resistência na sua própria bobina, o que muda quanta energia ela absorve do campo. O leitor detecta isso como uma pequena flutuação na corrente que a sua antena puxa. Essa técnica se chama modulação de carga, e é por ela que uma tag consegue responder consumindo quase nada.
O problema que a modulação de carga resolve
Uma tag que puxa microwatts de um campo emprestado não consegue manter um transmissor. Gerar um sinal de rádio custa ordens de grandeza mais energia do que a tag tem disponível. E no entanto ela tem de responder, e a resposta tem de chegar a um leitor a vários centímetros.
A solução é parar de pensar na tag como quem envia.
Como o leitor ouve uma resposta que ninguém enviou
O leitor e a tag estão acoplados magneticamente. Esse acoplamento funciona nas duas direções: a energia que entra na tag é energia que o leitor tem de fornecer, e o leitor pode medir quanto está fornecendo.
Então a tag comuta uma resistência na sua antena, liga e desliga, seguindo os bits que quer enviar. Cada vez que a resistência é ligada a tag absorve mais energia, e o leitor vê a corrente na sua própria bobina subir de leve. Cada vez que ela é desligada, a corrente volta a cair. O leitor lê a mensagem no seu próprio circuito.
Nada atravessa a folga a não ser o próprio campo do leitor, modulado por uma carga na outra ponta. A tag está mais perto de um interruptor do que de um rádio.
Por que a resposta viaja numa subportadora
A variação que o leitor tem de detectar é minúscula em comparação com o campo que ele produz. Procurá-la diretamente seria enxergar uma ondulação sobre um sinal milhares de vezes maior.
Em vez disso a tag comuta a sua carga num ritmo fixo, bem abaixo da frequência da portadora, e codifica os seus dados nesse ritmo. O leitor pode então filtrar esse ritmo específico e ignorar todo o resto, o que retira a resposta de uma vizinhança muito ruidosa.
Quando a resposta é fraca demais
A modulação de carga tem uma assimetria que causa problemas reais. Alimentar a tag e ouvi-la são dois limites diferentes, e eles não coincidem.
Uma tag pode receber energia suficiente para ligar e ainda assim produzir uma variação de carga fraca demais para o leitor resolver. De fora isso parece idêntico a uma tag fora de alcance, mas a causa é diferente e a correção também. Aumentar a antena da tag ajuda nos dois casos. Mover o celular um milímetro muitas vezes ajuda só num.
É também por isso que uma tag montada numa superfície que absorve pode se comportar de modo estranho: a superfície absorve parte do campo, e o que ela absorve é indistinguível, do ponto de vista do leitor, do que a tag absorve.
Por que tudo isso importa na prática
Três coisas decorrem daí, e elas explicam muito comportamento que de outro modo seria desconcertante.
Uma tag não pode iniciar nada. Ela não tem como sinalizar a um leitor que já não a esteja alimentando, e é por isso que uma tag nunca pode notificar você, acordar o seu celular do outro lado de uma mesa, ou ser rastreada enquanto está numa gaveta.
Duas tags no mesmo campo modulam a corrente do mesmo leitor ao mesmo tempo, e o leitor tem de separá-las por protocolo em vez de por física. É para isso que serve a anticolisão, e é por isso que os celulares em geral lidam com uma tag por vez.
E uma tag colocada contra outra tag muito provavelmente vai estragar as duas. Cada uma absorve campo de que a outra precisa, e a variação de carga de cada uma embaralha a da outra. Empilhar tags não é um jeito de obter duas ações de um toque.
Perguntas frequentes
A tag emite algum sinal de rádio?
Não. Ela só muda quanto do campo do leitor absorve. Tudo o que o leitor detecta, ele detecta no circuito da sua própria antena. É por isso que uma tag não pode ser captada por um leitor que não esteja ele mesmo a alimentando.
Por que um celular não consegue ler duas tags ao mesmo tempo?
As duas tags modulam o mesmo campo simultaneamente, então as respostas delas se sobrepõem. As normas definem um procedimento de anticolisão para isolar uma, mas o software dos celulares em geral seleciona uma única tag e ignora o resto em vez de apresentar uma escolha.
A modulação de carga pode ser interceptada de longe?
Escutar a troca é muito mais difícil do que ler uma tag, porque a parte interessante é uma pequena variação sobre um campo que já é de alcance muito curto. Não é impossível com equipamento especializado a curta distância, mas não é um risco prático do dia a dia.
O pagamento por aproximação funciona assim também?
A camada física é a mesma. Um cartão responde a um terminal por modulação de carga exatamente como uma tag responde a um celular. O que difere é tudo acima disso: a troca de pagamento roda um protocolo criptográfico sobre esse mesmo mecanismo elétrico.