介紹

簡而言之，RFID天線從RFID讀取器獲取能量，并以射頻波的形式傳輸到附近的RFID標簽。如果說RFID讀寫器是RFID系統的“大腦”，那么RFID天線就是機械臂，因為它們實際上會向標簽發射射頻波。

除了發射，天線還接收標簽發送的信息，以便讀取器解碼。雖然天線通常被描述為RFID系統中的“普通設備”，但天線有許多不同類型，每種都有其獨特的特點，這使得選擇合適的天線極為重要。

在為特定應用選擇RFID天線之前，請參考以下關于天線類型和選項的信息，以便做出正確的選擇。

RFID天線尺寸

RFID天線的尺寸從比標準手機小到像電視一樣大不等。尺寸差異通常反映了讀取距離——天線越大，增益越高，讀取距離越長，反之亦然。然而，有些天線是為特定應用設計的例外;其中一個例子是大型Impinj護墻天線。斯科天線專為嚴格控制的讀區設計，增益僅為6 dbi，因為它設計用于安裝在另一護墻對面，以形成一個小而精準的讀區。

尺寸限制也可能影響決策過程，因為某些應用在天線放置區域內空間有限。某些環境，比如零售店，可能沒有空間放置笨重的15 x 15英寸天線，而且這種天線在美觀上也無法安裝。小型天線最適合項目級讀寫，以及需要較小讀區的應用，如傳送帶讀取和人員訪問控制應用。

主要要點：天線的尺寸應取決于應用環境中可用的空間。還要記住，天線越小，讀距越短。

RFID天線：室內或室外

由于RFID應用幾乎可以在任何環境中實施，因此必須對RFID系統的每個部分進行審查或測試，以確保其對防水和灰塵的入侵保護。正如大多數個人手機不適合在戶外暴雨中使用一樣，大多數RFID技術也不是。所有電子設備均根據美國IEC標準60529和英國標準EN 60529（IP 00至IP 69）進行防塵和防水的防護等級。

IP評級的首位數字可為0至6，描述對固體（如物體或灰塵）的防護水平。零表示完全不防護固體物體，六表示設備完全免受塵埃侵害。IP等級的第二位數字可為0至9，表示對液體的防護等級。零表示完全不受任何液體保護，9表示防止持續浸泡在制造商認為對產品安全的液體中。IP69 是存在的，描述的產品完全免受灰塵和高壓液體保護，是唯一以九結尾的 IP 等級。

天線的工作溫度范圍不僅對極端溫度應用很重要;還應檢查是否適用于戶外或非氣候控制的室內應用。所有RFID設備都有必須嚴格遵守的工作溫度范圍，否則設備可能會工作遲緩、停止工作，或對超出規定范圍的溫度產生不良反應。

對于極端溫度應用和/或低IP等級設備，存在一些“變通方案”——例如防風雨箱和溫控箱。

主要要點：戶外、非氣候控制室內及極端溫度應用需要高IP等級和/或寬廣工作溫度范圍的天線。

RFID天線形式

RFID天線可以作為一個設備集成在讀卡器中，也可以單獨購買作為外部硬件。集成讀卡器和天線可以節省空間，并讓系統更靈活，無需擔心長線纜。集成式閱讀天線也非常適合零售或桌面應用，因為它們通常體積小巧、易用，且比兩個笨重的外部設備更具視覺吸引力。而外部天線則為任何特定應用提供了更多選擇和靈活性。

主要要點：在購買讀卡器或天線之前，請確定該應用是否足夠小或面向客戶，是否需要集成的讀卡器和天線。

RFID天線頻率范圍

就像RFID讀卡器和標簽一樣，RFID天線設計用于特定頻率范圍內。如果沒有調諧到特定頻率范圍，天線就無法從讀片器或標簽處傳輸或接收信息。大多數RFID天線屬于以下工作區域之一：

中國（840 ~ 844 MHz 和 920 ~ 925 MHz）

美國或FCC（902 – 928 MHz）

EU 或 ETSI（865 – 868 MHz）

全球頻段（860 – 960 MHz）

全球運營區域是一個很好的“包羅萬象”應用，適用于在多個國家運行的應用，或將在美國和歐洲同時測試的應用。否則，最好選擇頻率范圍較窄的天線;這樣做會帶來更好的性能，在其他條件相同的情況下，讀取范圍會更長。值得注意的是，任何系統內所有協同工作的RFID設備必須調諧到相同的頻率范圍，才能成功通信。

為了決定適合應用的頻率或工作區域，請仔細檢查GS1提供的頻率指南，確保RFID系統的所有部分（標簽、讀卡器和天線）在其運行國家內均符合規定。

主要要點：如果系統運行地點不是美國或歐洲，請仔細查看各國具體法規的頻率指南。如果沒有具體規定，全球頻段天線是一個不錯的備選方案。

RFID能量流向RFID天線

能量通過RFID系統的方式是理解RFID天線及其作用的關鍵。

能量通過電源線或以太網連接進入RFID讀卡器，并被引導通過RFID讀卡器，從一個天線端口流出，進入RFID電纜的中心引腳。然后，電流沿電纜長度傳輸，根據電纜的長度和絕緣等級，電纜損耗會損失少量能量。能量隨后通過對側中心針腳，經過位于接地板上的中心天線連接處，進入輻射元件。然后以射頻波的形式向范圍內的RFID標簽輻射。

射頻波的大小和面積取決于天線的增益和波束寬度，以及天線內部元件的大小，如接地板和輻射板。每個天線都由不同元件組成，因此每個天線在某些方面都會以不同的方式輻射波。

這些波被RFID標簽的天線接收，發送到集成芯片，并用EPC或TID編號等相關信息進行調制。標簽隨后利用剩余能量將射頻波反向散射回天線。這些信息隨后通過天線和電纜回傳，并在RFID讀取器中解碼。

圓形或線性

由于RFID天線發射并接收射頻波，極化是選擇RFID天線時需要考慮的重要因素。偏振適用于波，基本上是波振蕩的幾何方向。射頻波通常以單一方向振蕩，可以描述為線性，或以旋轉模式振蕩，可以描述為圓形。下面是一個示意圖，展示了線性輻射波和圓輻射波之間的區別。

對于RFID應用來說，這點很重要，關鍵在于波的輻射和與RFID標簽天線的對齊方式。圓極化天線非常適合標記物品位置未知或角度高度不同的情況下。由于字段會旋轉，這讓被標記物品的位置不確定性增加（例如，通過碼頭門門戶讀取托盤箱上的標簽）。線極化天線在標簽角度和高度上靈活性較差。如果線極化天線在水平面上發射波，接收標簽也應水平且高度一致（例如鐵路車廂上的讀取標簽）。同樣的原理也適用于在垂直平面上輻射波的線極化天線。

存在兩種類型的圓極化天線，其區別在于旋轉方式：右旋圓極化（RHCP）天線逆時針旋轉，左旋圓極化天線（LHCP）順時針旋轉。只有在小范圍內有兩個RFID系統和兩個獨立RFID讀卡器時，LHCP和RHCP的選擇才有意義。如果兩個RHCP天線在兩個獨立系統中相對，波可能會碰撞，導致中間形成一個大空區，無法讀取標簽。在這種情況下，當面對這些問題時，選擇一個LHCP和一個RHCP，以打造最佳射頻環境非常重要。

主要要點：選擇線極化天線還是圓極化天線取決于應用環境以及標記物體如何通過特定天線。如果標簽保持恒定的高度和方向，線性天線效果不錯;如果高度和角度不確定，圓極化天線更好。有疑問時，選擇圓極化天線。

RFID天線的范圍——遠場或近場

從用戶角度看，RFID天線最重要的特性通常是讀取距離——即射頻波在幾何場中輻射的距離。多種因素決定了RFID天線產生的讀取距離，如讀寫器發射功率、電纜損耗程度、耦合技術、天線增益和天線波束寬度。

任何RFID天線的一個關鍵方面是它是遠場天線還是近場天線。兩者的區別在于它們與RFID標簽的通信方式。

近場RFID天線通常通過磁耦合或感應耦合與標簽在附近時通信。近場天線通常最多只能讀取一英尺遠的信號，因為它們的磁場和標簽天線的磁場必須足夠接近，才能發送和接收信息。

遠場天線利用后向散射進行通信。背散射是一種通信方法，天線向標簽發送能量，標簽為集成電路（IC）供電。IC隨后調制信息，并利用剩余能量將其反饋回去。遠場天線在最佳環境下可與被動RFID標簽通信，距離可達30英尺或更遠。

長讀段并不總是最優的。在空間有限的應用中，較大的讀取范圍可能會帶來問題，因為一次讀取過多標簽（即“離線”標簽讀），而不是單個特定標簽或一組標簽。

主要要點：確定標記物體距離天線的距離，以確定遠場天線還是近場天線更適合應用。需要近距離讀取的應用通常會受益于近場天線。

什么是RFID天線增益？

天線增益以分貝（dB）表示，是兩功率比的對數單位。增益可以用幾種不同的單位表示，比如dB、dBi、dBd、dBm或dBW，這使得定義變得稍微復雜一些。所傳遞單位（dB、dBi等）的差異解釋了測量的兩個比率。天線增益無法在兩種不同的單位中進行充分比較。

dB——天線的功率輸出與輸入天線的功率相對于。

dBm——天線功率輸出，測量為1毫瓦功率

dBW——天線的功率輸出與1瓦功率相比。

dBi–天線增益以dbi表示，基本上是測量產生特定電磁波場所需的功率，與“完美”（無損耗、各向同性）天線產生相同場的能力進行比較。（dBi = dBd + 2.15）

dBd——天線功率輸出與半波偶極天線增益相比測量。

主要要點：確定滿足應用需求所需的閱讀范圍。相應地考慮天線增益，并且一定要比較天線增益與相同單位的差異。

RFID天線的波束：寬或窄

波束寬度與增益密切相關，正如其名——波束或射頻場的寬度。存在兩個場——方位角場和仰角場——它們各自有一個波束寬度，這對于理解射頻波將被指向哪里至關重要。線性極化天線在一個場的波束寬度相對較小，而根據增益不同，在另一個場的波束寬度介于30度到360度之間。大多數線性天線的規格標注仰角和方位波束寬度相同，因為天線可以物理旋轉90度以顯示相反的波束寬度。

一般來說，增益越高，波束寬度越小。大多數用戶必須決定對他們的應用更重要，是更長的讀段長度但寬度較小，還是更短的讀長和更寬的射頻場。以下是一些示例。

二維和三維輻射圖是制造商提供的示意圖，是天線產生的射頻場的“地圖”。這些地圖對于選擇特定應用天線非常有幫助。二維輻射圖會有兩張圖像——一張是水平面或方位面，另一張是垂直面或仰角面。三維輻射圖提供了兩個場中精確光束圖案的三維映射圖像。

主要要點：寬波束天線通常增益較低，且覆蓋的面積更大，無論是垂直還是水平（或兩者兼有）;而窄波束寬度通常增益更高，讀數更遠，但覆蓋面積更小。

RFID天線的發射方向是什么？

指向性與增益和波束寬度密切相關，定義為天線在特定方向聚焦以發射或接收能量的能力。關于指向性，存在兩種不同類型的天線：定向天線和全向天線。定向天線顧名思義，具有集中的光束向一個方向。無論波束寬度是25度還是75度，定向天線都會將增益聚焦到特定方向以接收標簽讀數。

全向天線在一個平面內提供廣泛的覆蓋范圍。與定向天線產生的錐形覆蓋波束不同，全向天線通常覆蓋整個平面。它們的三維輻射圖樣看起來類似甜甜圈，因為它們通常在一個平面上覆蓋360度，在相反的場中覆蓋約20到65度。這些天線適用于能看到所有標記物體處于相同高度的環境中，但天線可能以不同角度通過。不幸的是，由于這些天線必須覆蓋如此大的平面，其增益通常為低到低中頻。

主要要點：定向天線單向讀取并產生錐形磁場，而全向天線則在單一平面上360度讀取。

工作表：如何選擇RFID天線

閱讀上述信息后，選擇最適合您應用需求的天線特性。圈出這些選項可以縮小可能的天線選擇范圍，最終幫助你確定哪些天線適合你。

如果您對RFID是否適合您的應用，或對RFID天線有任何進一步疑問，歡迎隨時聯系我們。