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RFID读写器的天线

RFID读写器的天线也是影响识读率的重要因素。按能量模式划分,RFID读写器的天线可以有线极化和圆极化两种,它们的原理如下图所示:
线极化(左),圆极化(右)

  • 线极化天线原理图
  • 圆极化天线原理图

线极化天线与圆极化天线的性能区别

性能特点 线极化天线 圆极化天线
发送方式 射频能量以线性的方式发射 射频能量以圆形螺旋式发射
电磁场 线性波束具有单方向电磁场 圆形螺旋式波束具有多方向电磁场
方向性 相对圆极化天线强 相对线极化天线弱
识读范围 相对圆极化天线窄长 相对线极化天线宽泛
识读距离 相对圆极化天线远 相对线极化天线近
应用 行进方向确定的标签(标识对象) 行进方向不确定的标签(标识对象)

1、线极化天线

线极化天线的读写器天线发出的电磁波是线性的,其电磁场具有较强的方向性,具有以下特点:

* 无线射频能量以线性的方式从天线发射;

* 线性波束具有单方向的电磁场,相对圆极化天线而言电磁场较强,但范围较窄长;

* 相对圆极化天线单方向识读距离较长,但由于方向性很强,因而识读宽度较窄;

* 适应于行进方向确定的标签(标识对象)。

当RFID标签与读写器天线平行时,线极化天线有较好的识读率,因此,线极化天线一般用于标识对象行进方向已知的标签识读,如托盘。由于天线电磁波波束局限于读写器天线平面尺寸内较窄的范围,能量相对集中,可以穿透密度较大的材料,所以,对密度较高的材料有较好的穿透力,适用于较高密度的标识对象,如面粉、打印纸等。

线极化天线实际上是牺牲了识读范围的宽泛度,换来了标签敏感性强度和单向识读距离的长度,因此,使用时必须使标签与读写器天线实体平面平行,才能有良好的识读效果,如果标签平面与读写器天线实体平面垂直,则将完全读不到标签数据。

2、圆极化天线

圆极化天线的电磁场发射为螺旋式的波束,具有以下特点:

* 天线射频能量以圆形螺旋式天线发射;

* 圆形螺旋式波束具有多方向电磁场,电磁场范围较宽泛,但相对线极化天线而言强度较小;

* 识读空间宽,但相对于线极化天线而言单方向标签灵敏度较小且识读距离较短;

* 适用于行进方向不确定的标签(标识对象)。

圆极化天线的圆形电磁波束能够同时向各个方向发送。当遇到障碍时,圆极化天线的电磁波束具有较强的弹性和绕行能力,增大了标签从各个方向进入天线的识读几率,因而对标签的粘贴与行进方向的要求相对宽容;但是圆形波束的宽泛也带来了电磁波强度的相对降低,使标签只能享受某一个方向的一部分电磁波能量,而使识读距离相对变短。可以说圆极化天线是以牺牲识读距离为代价,换来了识读范围的宽泛。圆极化天线适应于标签(标识对象)行进方向未知的场合,如配送中心的货物缓存区等。

3、RFID读写器天线的数量和重量

使用固定式读写器,要考虑所需天线的数量和重量。固定式读写器又内置天线,或者可以通过接口连接多个天线。有内置天线的固定式读写器和外接天线的读写器的应用相同,各有各的优缺点。

内置天线的固定式读写器安装比较简单,只需要固定好读写器,连接上电源线即可。其另外一个优点是,因为读写器与天线的连接足够短,不会因电缆线的长度影响能量传输和读写器的型号强度。

而外置天线读写器的优点是覆盖更大的识读面积,在相同面积之下,要想达到相同的识读率,使用内置天线的固定式读写器显然要比使用外置天线的读写器所需要的数目多。市面上有些读写器虽然只有一个内置天线,但大部分的读写器可以支持扩展到两个、四个设置八个天线。有的还可以通过多路器连接更多的天线,理论上一个读写器可以通过多路器最多连接255个天线,但天线数目过多,能量衰减和数据处理就可能成为应用的瓶颈。

将天线放置在识读区域的上、下、左、右四面,形成一个通道,克服了线极化天线的识读局限,将极大地提高标签的各个方向的识读概率。增加读写器天线的数量可以直接提高识读率,但是读写器天线数量的增加也会提高读写器的单位成本,价格往往也是用户最为关心的问题。此外,购买读写器时还需要考虑以下几个问题:

* 购买的读写器是否满足今后(比如18个月以后)的应用需求?

* 读写器采集什么样的数据?

* 供应链上的其它企业将采用什么样的读写器?

* 供应链使用的RFID标签采用什么样的标准?

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