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?shù)礁浇腞FID標(biāo)簽。如果說RFID讀寫器是RFID系統(tǒng)的“大腦”，那么RFID天線就是機(jī)械臂，因為它們實(shí)際上會向標(biāo)簽發(fā)射射頻波。

除了發(fā)射，天線還接收標(biāo)簽發(fā)送的信息，以便讀取器解碼。雖然天線通常被描述為RFID系統(tǒng)中的“普通設(shè)備”，但天線有許多不同類型，每種都有其獨(dú)特的特點(diǎn)，這使得選擇合適的天線極為重要。

在為特定應(yīng)用選擇RFID天線之前，請參考以下關(guān)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(biāo)準(zhǔn)手機(jī)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(yīng)用設(shè)計的例外;其中一個例子是大型Impinj護(hù)墻天線。斯科天線專為嚴(yán)格控制的讀區(qū)設(shè)計，增益僅為6 dbi，因為它設(shè)計用于安裝在另一護(hù)墻對面，以形成一個小而精準(zhǔn)的讀區(qū)。

尺寸限制也可能影響決策過程，因為某些應(yīng)用在天線放置區(qū)域內(nèi)空間有限。某些環(huán)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(qū)的應(yīng)用，如傳送帶讀取和人員訪問控制應(yīng)用。

主要要點(diǎn)：天線的尺寸應(yīng)取決于應(yīng)用環(huán)境中可用的空間。還要記住，天線越小，讀距越短。

RFID天線：室內(nèi)或室外

由于RFID應(yīng)用幾乎可以在任何環(huán)境中實(shí)施，因此必須對RFID系統(tǒng)的每個部分進(jìn)行審查或測試，以確保其對防水和灰塵的入侵保護(hù)。正如大多數(shù)個人手機(jī)不適合在戶外暴雨中使用一樣，大多數(shù)RFID技術(shù)也不是。所有電子設(shè)備均根據(jù)美國IEC標(biāo)準(zhǔn)60529和英國標(biāo)準(zhǔn)EN 60529（IP 00至IP 69）進(jìn)行防塵和防水的防護(hù)等級。

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

天線的工作溫度范圍不僅對極端溫度應(yīng)用很重要;還應(yīng)檢查是否適用于戶外或非氣候控制的室內(nèi)應(yīng)用。所有RFID設(shè)備都有必須嚴(yán)格遵守的工作溫度范圍，否則設(shè)備可能會工作遲緩、停止工作，或?qū)Τ鲆?guī)定范圍的溫度產(chǎn)生不良反應(yīng)。

對于極端溫度應(yīng)用和/或低IP等級設(shè)備，存在一些“變通方案”——例如防風(fēng)雨箱和溫控箱。

主要要點(diǎn)：戶外、非氣候控制室內(nèi)及極端溫度應(yīng)用需要高IP等級和/或?qū)拸V工作溫度范圍的天線。

RFID天線形式

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

主要要點(diǎn)：在購買讀卡器或天線之前，請確定該應(yīng)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(biāo)簽一樣，RFID天線設(shè)計用于特定頻率范圍內(nèi)。如果沒有調(diào)諧到特定頻率范圍，天線就無法從讀片器或標(biāo)簽處傳輸或接收信息。大多數(shù)RFID天線屬于以下工作區(qū)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(yùn)營區(qū)域是一個很好的“包羅萬象”應(yīng)用，適用于在多個國家運(yùn)行的應(yīng)用，或?qū)⒃诿绹蜌W洲同時測試的應(yīng)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(tǒng)內(nèi)所有協(xié)同工作的RFID設(shè)備必須調(diào)諧到相同的頻率范圍，才能成功通信。

為了決定適合應(yīng)用的頻率或工作區(qū)域，請仔細(xì)檢查GS1提供的頻率指南，確保RFID系統(tǒng)的所有部分（標(biāo)簽、讀卡器和天線）在其運(yùn)行國家內(nèi)均符合規(guī)定。

主要要點(diǎn)：如果系統(tǒng)運(yùn)行地點(diǎn)不是美國或歐洲，請仔細(xì)查看各國具體法規(guī)的頻率指南。如果沒有具體規(guī)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(tǒng)的方式是理解RFID天線及其作用的關(guān)鍵。

能量通過電源線或以太網(wǎng)連接進(jìn)入RFID讀卡器，并被引導(dǎo)通過RFID讀卡器，從一個天線端口流出，進(jìn)入RFID電纜的中心引腳。然后，電流沿電纜長度傳輸，根據(jù)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(cè)中心針腳，經(jīng)過位于接地板上的中心天線連接處，進(jìn)入輻射元件。然后以射頻波的形式向范圍內(nèi)的RFID標(biāo)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(nèi)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(biāo)簽的天線接收，發(fā)送到集成芯片，并用EPC或TID編號等相關(guān)信息進(jìn)行調(diào)制。標(biāo)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(fā)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(zhuǎn)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(qū)別。

對于RFID應(yīng)用來說，這點(diǎn)很重要，關(guān)鍵在于波的輻射和與RFID標(biāo)簽天線的對齊方式。圓極化天線非常適合標(biāo)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(zhuǎn)，這讓被標(biāo)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(biāo)簽）。線極化天線在標(biāo)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(fā)射波，接收標(biāo)簽也應(yīng)水平且高度一致（例如鐵路車廂上的讀取標(biāo)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(qū)別在于旋轉(zhuǎn)方式：右旋圓極化（RHCP）天線逆時針旋轉(zhuǎn)，左旋圓極化天線（LHCP）順時針旋轉(zhuǎn)。只有在小范圍內(nèi)有兩個RFID系統(tǒng)和兩個獨(dú)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(dú)立系統(tǒng)中相對，波可能會碰撞，導(dǎo)致中間形成一個大空區(qū)，無法讀取標(biāo)簽。在這種情況下，當(dāng)面對這些問題時，選擇一個LHCP和一個RHCP，以打造最佳射頻環(huán)境非常重要。

主要要點(diǎn)：選擇線極化天線還是圓極化天線取決于應(yīng)用環(huán)境以及標(biāo)記物體如何通過特定天線。如果標(biāo)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(yuǎn)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(chǎn)生的讀取距離，如讀寫器發(fā)射功率、電纜損耗程度、耦合技術(shù)、天線增益和天線波束寬度。

任何RFID天線的一個關(guān)鍵方面是它是遠(yuǎn)場天線還是近場天線。兩者的區(qū)別在于它們與RFID標(biāo)簽的通信方式。

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

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

長讀段并不總是最優(yōu)的。在空間有限的應(yīng)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(biāo)簽（即“離線”標(biāo)簽讀），而不是單個特定標(biāo)簽或一組標(biāo)簽。

主要要點(diǎn)：確定標(biāo)記物體距離天線的距離，以確定遠(yuǎn)場天線還是近場天線更適合應(yīng)用。需要近距離讀取的應(yīng)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(shù)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(fù)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(jìn)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(chǎn)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(chǎn)生相同場的能力進(jìn)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(diǎn)：確定滿足應(yīng)用需求所需的閱讀范圍。相應(yīng)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(guān)，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(guān)重要。線性極化天線在一個場的波束寬度相對較小，而根據(jù)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(shù)線性天線的規(guī)格標(biāo)注仰角和方位波束寬度相同，因為天線可以物理旋轉(zhuǎn)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(shù)用戶必須決定對他們的應(yīng)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(chǎn)生的射頻場的“地圖”。這些地圖對于選擇特定應(yīng)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(diǎn)：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(shù)更遠(yuǎn)，但覆蓋面積更小。

RFID天線的發(fā)射方向是什么？

指向性與增益和波束寬度密切相關(guān)，定義為天線在特定方向聚焦以發(fā)射或接收能量的能力。關(guān)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(biāo)簽讀數(shù)。

全向天線在一個平面內(nèi)提供廣泛的覆蓋范圍。與定向天線產(chǎn)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(biāo)記物體處于相同高度的環(huán)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(diǎn)：定向天線單向讀取并產(chǎn)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(yīng)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(yīng)用，或?qū)FID天線有任何進(jìn)一步疑問，歡迎隨時聯(lián)系我們。