UHF RFID антена вимагає подачі на неї енергії від RFID-зчитувача, при цьому вона передає її у вигляді радіохвиль для живлення RFID-міток на невеликій відстані (1-20 метрів) від антени. Якщо RFID зчитувач вважається “мозком” радіочастотної системи, то RFID антени є “руками”, тому що вони фактично передають радіочастотні хвилі на мітки. На додаток до передачі енергії, антени також отримувати назад відправлену інформацію RFID тегами, щоб зчитувач міг розшифрувати її. У той час як антени в RFID системі виглядають простими кінцевими пристроями, існує безліч різних типів, кожен зі своїми відмітними характеристиками, що робить вибір правильної антени надзвичайно важливим етапом побудови всієї системи.
RFID антени мають розміри від маленьких, як розмір мобільного телефону, до великих, як телевізор. Різниця в розмірі зазвичай вказує на інтервал зчитування – чим більше антена, тим вище посилення, тим більше дальність зчитування і навпаки. Деякі антени, є винятком з правил, тому що вони були розроблені для вирішення конкретних завдань. Наприклад, існують великі антени з посиленням 6 дБи для установки один навпроти одного, але з малою і точної зоною читання. Обмеження в розмірах антени також дуже часто впливає на процес прийняття рішень, тому що в деяких додатках немає багато вільного місця в зоні, де буде розміщена антена. У магазинах роздрібної торгівлі, як правило не буває місця для антени розміром 45 на 45 см, та й з естетичної точки зору виглядати це може не дуже. Маленькі антени оптимальні для читання і запису на рівні роботи з одиничними предметами а також для додатків, які вимагають менших зон зчитування, таких як конвеєрна стрічка і системи контролю проходу персоналу.
Розмір антени повинен залежати від місця, доступного для її розташування. Також варто пам’ятати, як правило, чим менше антена, тим коротше діапазон зчитування.
Оскільки RFID системи можуть бути реалізовані практично в будь-який навколишньому середовищі, кожна частина RFID системи повинна бути перевірена або протестована для захисту від проникнення води і пилу. Так само, як більшість мобільних телефонів не призначені для використання на вулиці під час дощу, більшість UHF технологій також не підходить для вуличного використання. Всі електронні пристрої розраховані на захист від проникнення пилу і води (IP) за американським стандартом US IEC 60529 і британському стандарту EN 60529 в діапазоні від IP00 до IP69.
Перша цифра в маркуванні IP може мати значення в діапазоні від 0 до 6 і визначає рівень захисту від твердих предметів або пилу. Нуль вказує, що пристрій взагалі не захищене від проникнення пилу або предметів, а шість вказує, що частина обладнання повністю захищена від пилу. Друга цифра в маркуванні IP може перебувати в діапазоні від 0 до 9 і позначає рівень захисту від рідин. Нуль означає відсутність захисту від будь-яких рідин, а 9 означає захист від постійного занурення в рідині, які виробник вважає безпечними для продукту. IP69 описує електронний пристрій, повністю захищене від пилу і рідини під високим тиском, що зустрічається досить рідко. Як правило, для вуличного використання антена може мати ступінь захисту IP65, IP68.
Діапазон робочих температур антени важливий для зовнішнього або неопалюваного внутрішнього застосування. Все RFID обладнання має діапазон робочих температур, який повинен строго дотримуватися, в іншому випадку антени можуть працювати повільно, перестати працювати взагалі або це може вплинути на дальність зчитування. Для застосування антен в умовах екстремальних температур або обладнання з низьким індексом IP, можуть застосовуватися вологонепроникні корпуси і корпуси з регульованою температурою.
Установка антен на вулиці або в неопалюваних приміщеннях і для роботи в екстремальних температурах вимагає використання антен з високим IP індексом і широким діапазоном робочих температур.
RFID-антени можуть бути інтегровані безпосередньо в сам зчитувач у вигляді єдиного моноблочного пристрою або бути окремо виконані як зовнішнє обладнання, яке потребує підключення до зчитувача за допомогою коаксіального кабелю. Інтеграція зчитувача і антени в одному корпусі економить простір і забезпечує більш мобільну систему, яка потребує додаткових кабелів. Інтегровані зчитувальні антени також оптимальні для роздрібних або настільних додатків, тому що вони зазвичай компактні, прості у використанні і більш привабливі, ніж два громіздких зовнішніх пристрої. Зовнішні антени, з іншого боку, надають набагато більше можливостей і гнучкості в будь-якому планованому додатку.
Інтегрована антена:
Зовнішня антена
Перед покупкою антени визначтеся чи достатньо додатоку простого і малого для використання інтегрованих антен, або потрібна побудова комплексного гнучкого рішення на базі окремих зчитувачів і антени.
Як і RFID-зчитувачі, RFID-мітки, RFID-антени призначені для використання в певних частотних діапазонах. Без налаштування на певний частотний діапазон антени не зможуть надсилати та отримувати інформацію ні від зчитувача, ні від мітки. Більшість антен працюють в наступних частотних ДІПАЗОН:
US або FCC (902 – 928 МГц)
EU або ETSI (865 – 868 МГц)
Global (860 – 960 МГц)
Глобальний частотний діапазон є хорошим, універсальним вибором для всіх додатків і країн використання. Інакше краще вибрати антену з більш вузьким діапазоном частот, що призведе до підвищення продуктивності і, при інших рівних умовах, до збільшення діапазону зчитування. Слід зазначити, що всі РФІД обладнання, що працює в одній системі, має бути налагоджене на один і той же частотний діапазон для успішної роботи.
При виборі антени переконайтеся, що у Вашому регіоні дозволена обрана частота. Антена з глобальним частотним діапазоном – хороший запасний варіант, якщо не відомі точно регулюють умови.
RFID-зчитувач передає енергію на один з портів антени, яка спрямована на центральний провідник коаксіального кабелю. Потім енергія проходить через всю довжину RFID кабелю, при цьому невелику кількість енергії втрачається в залежності від довжини та рівня ізоляції кабелю. Потім енергія рухається через протилежний центральний провідник, через центральне антенне з’єднання розташоване на заземляющей пластині і в випромінюючий елемент. Після цього випромінюється у вигляді радіочастотних хвиль до RFID мітки.
Розмір і площа радіочастотних хвиль залежать від посилення і ширини променя антени, а також від розмірів елементів всередині антени, таких як заземлюючі і випромінюють пластини. Кожна модель антени зроблена індивідуально, тому кожна з них буде випромінювати хвилі по-різному. Хвилі приймаються антеною RFID-мітки, відправляються на вбудований чіп і модулюються відповідною інформацією, такий як номер EPC або TID. Потім мітка використовує залишилася енергію для зворотного розсіювання радіочастотних хвиль назад на антену. Після ця інформація відправляється назад через антену і кабель і декодується в RFID зчитувач.
Оскільки антени випромінюють і приймають радіочастотні хвилі, поляризація є важливим фактором, який слід враховувати при виборі UHF антени. Поляризація відноситься до хвиль і є в основному геометричним напрямком коливань хвилі. РЧ-хвилі зазвичай коливаються в одному напрямку, яке може бути описано як лінійне, або як обертові структура, яка описується як кругова діаграма.
Дуже важливим аспектом будь-якого RFID проекту є те, як хвилі випромінюють і вибудовуються по відношенню до антени RFID-мітки. Антена з круговою поляризацією добре працює для конфігурацій, де місце розташування відслідковується елемента не буде відомо чи буде під різними кутами і висотами. Оскільки поле обертається, це допускає трохи більшу невизначеність положення для помічених предметів (наприклад, зчитування міток на коробках на піддонах, які прямують через портали). Лінійно поляризовані антени не так добре працюють мітками під різними кутами і розташуванням. Якщо антена з лінійною поляризацією випромінює хвилі в горизонтальній площині, розташування мітки також має бути горизонтальним і мати постійну висоту (наприклад, зчитувати мітки на залізничних вагонах). Та ж ідея може бути застосована до лінійно поляризованим антен, які випромінюють хвилі в вертикальних площинах.
Існують два типи антен з круговою поляризацією, які розрізняються за способом їх обертання: антени з правого круговою поляризацією (RHCP) обертаються проти годинникової стрілки, і антени з лівої круговою поляризацією (LHCP) обертаються за годинниковою стрілкою. Вибір між LHCP і RHCP має значення тільки в тому випадку, якщо в невеликому просторі є дві системи з двома окремими зчитувачами RFID. Якщо дві антени RHCP звернені один до одного в двох окремих системах, хвилі можуть зіткнутися і створити в середині нульову зону, де не буде відбуватися читання міток. У цьому випадку, коли хвилі перетинаються, було б краще вибрати одну LHCP і одну RHCP антену, для створення кращої RF середовища поширення.
Вибір антени з лінійної або кругової поляризацією залежить від середовища застосування і того, як помічені елементи будуть переміщатися повз конкретної антени. Якщо мітки будуть мати постійну висоту і орієнтацію, необхідно вибирати лінійну антену, якщо спочатку невідомо про висотах і кутах, антени з круговою поляризацією краще. Якщо існують сумніви, вибирайте антену з круговою поляризацією.
Найбільш важливою характеристикою антени з точки зору користувача зазвичай є діапазон зчитування – тобто, як далеко радіочастотні хвилі будуть випромінювати в геометричному поле. Декілька факторів визначають діапазон зчитування, що генерується RFID антеною, такі як потужність передачі зчитувача, величина втрат в кабелі, метод зв’язку, посилення антени і ширина променя антени.
Ключовим аспектом будь-якої RFID-антени є те, чи є вона антеною далекого або ближнього поля. Різниця між ними полягає в тому, як вони взаємодіють з безконтактної міткою.
RFID-антени ближнього поля зазвичай використовують магнітну або індуктивний зв’язок для зв’язку з міткою, коли вона знаходиться в безпосередній близькості. Антени ближнього поля зазвичай не можуть зчитувати більше, ніж на відстані до 30 сантиметрів, тому що їх магнітне поле і магнітне поле мітки антени повинні бути досить близько, щоб відправляти і отримувати інформацію.
Антени далекого поля використовують зворотнє розсіювання для зв’язку. Зворотне розсіювання є методом зв’язку, при якому антена посилає енергію на мітку, яка живить інтегральну схему (IC). Потім IC модулює інформацію і відправляє її назад, використовуючи залишилася енергію. Антени далекого поля можуть обмінюватися даними з пасивними тегами на відстані до 20 метрів (зазвичай це 10-15 метрів) в оптимальному середовищі поширення. Великий діапазон зчитування не завжди оптимальний. У проектах з обмеженим простором більший діапазон зчитування може викликати проблеми з-за одночасного читання занадто великої кількості тегів (читання «випадкових» тегів) замість одного конкретного тега або групи тегів.
Визначте, наскільки далеко помічені предмети будуть знаходитися від антени, щоб вибрати далеку або близьку антену. Проекти, що вимагають відстеження предметів на якийсь поверхні зазвичай використовують антени ближнього (near) поля дії.
Посилення антени виражається в децибелах (дБ) і є логарифмічною одиницею вимірювання співвідношення двох потужностей. Посилення може бути виражено в декількох різних одиницях виміру, таких як дБ, дБи, ДБД, дБм або дбвт, що робить його трохи більш складним для визначення. Різниця в позначаються одиницях (дБ, дБи і т. Д.) Пояснює, які дві потужності вимірюються. Посилення антени неможливо адекватно порівняти в різних одиницях виміру.
dB (дБ) -Вихідна потужність антени вимірюється щодо вхідної потужності антени
dBm (дБм) – Вихідна потужність антени вимірюється відносно 1 мілівата потужності
dBW (дБВт)– Вихідна потужність антени вимірюється відносно 1 вата потужності
dBi (дБи) – Посилення антени виражене в дБи є в основному виміром кількості енергії, необхідної для виробництва певного електромагнітного поля в порівнянні з «ідеальним» (без втрат, ізотропний). (дБи = дБд +2,15)
dBd (дБд)– Вихідна потужність антени, виміряна в порівнянні з посиленням полуволновой дипольної антени
Вирішіть, який діапазон зчитування необхідний для задоволення потреб вашого проекту. Виберіть відповідний коефіцієнт посилення антени, і обов’язково порівнюйте посилення антен з однаковими одиницями вимірювання.
Ширина променя дуже тісно пов’язана з посиленням і це саме те, що має на увазі назва – ширина променя або радіочастотне поле. Існують два поля – горизонтальне і вертикальне поле – і кожне з них має ширину променя, яка має вирішальне значення для розуміння того, куди будуть спрямовані радіочастотні хвилі. Лінійно поляризовані антени мають відносно невелику ширину променя в одному вимірі і, в залежності від посилення, між 30 і 360 градусами променя в іншому вимірі. У специфікаціях більшості лінійних антен ширина променя по висоті і азимуту відзначається в однаковій мірі через те, що антена може бути фізично повернута на 90 градусів.
Взагалі кажучи, чим вище посилення, тим менше ширина променя. Тому необхідно вирішити, що є більш важливим для впроваджуваних проектів, велика дистанція зчитування з невеликою шириною променя або коротша довжина читання і більш широке випромінюється поле.
Двомірні і тривимірні діаграми випромінювання є прикладами, які виробники представляють для розуміння карти радіочастотного поля, створюваного антеною. Ці карти дуже корисні при виборі антени для конкретного застосування. Графіки 2D-випромінювання матимуть два зображення – в горизонтальній і вертикальній площині. Тривимірні діаграми випромінювання дають тривимірне зображення діаграми спрямованості в обох полях.
Антена з широкою шириною пучка, як правило, буде мати меншу посилення і охоплювати велику площу або у вертикальній, або горизонтальній (або обидва) площині; в той час як антена з вузькою шириною пучка, як правило, буде мати більше посилення і дистанцію зчитування, але охоплювати меншу площу.
Спрямованість тісно пов’язана з посиленням і шириною пучка, визначається як здатність антени фокусуватися в певному напрямку для передачі / прийому енергії. Відносно спрямованості існують два різних типи антен: спрямовані і всеспрямовані. Спрямовані антени, як випливає з назви, мають концентрований промінь в одному напрямку. Незалежно від того, чи має ширина пучка 25 або 75 градусів, спрямовані антени фокусують свою посилення в певному напрямку, щоб зафіксувати зчитування міток.
Всеспрямовані антени забезпечують широкий діапазон охоплення в одній площині. Замість створення конусообразного пучка покриття, подібного спрямованим антен, всеспрямовані антени зазвичай покривають всю площину. Їх тривимірні діаграми спрямованості виглядають аналогічно пончикам, тому що вони зазвичай охоплюють 360 градусів в одній площині і близько 20-65 градусів в протилежної площині. Ці антени створені для умов, в яких помічені товари будуть весь час на одній висоті, але можуть перетинати антену під різними кутами. На жаль, оскільки ці антени повинні покривати таку велику площину, їх підсилення звичайно низька або нижче середнього.
Спрямовані антени зчитують в одному напрямку і створюють конусообразное поле, тоді як всеспрямовані антени читають в радіусі 360 градусів в одній площині.
RU
EN