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尽管 RFID 天线不是 RFID 系统的大脑,但它们仍然是复杂的设备,可能会根据应用和选择的天线阻碍或受益于 RFID 系统。例如,为某个应用选择错误的天线可能会导致 读取范围为英寸而不是英尺。除了增益和极化等选择天线的基本准则外,还有其他因素可以将系统的读取范围和结果提升到一个新的水平。为了做出更明智的购买决定,波束宽度和方向性是需要掌握的两个核心原则。
近场天线使用感应耦合,这意味着它使用磁场为 RFID 标签提供能量。在近场区域产生磁场,允许 RFID 阅读器的天线为标签供电。然后标签通过在阅读器拾取和解码的磁场中产生干扰来做出响应。
如果 天线位于 3D 平面上,如下所示,您将能够准确地看到方位角和仰角波束宽度。了解 RFID 天线的方位角和仰角波束宽度使人们能够为其应用选择最佳天线。在某些应用中,需要非常宽的方位角或仰角波束宽度才能读取排列在例如小房间中的所有标记项目。在其他应用中,如传送带,更薄的锐角梁更适合。一些天线数据表实际上显示了方位角和仰角波束宽度的 3D 模型,而其他制造商的数据表显示了 2D 模型。2D 模型更基本,但仍然能够清楚地显示两个平面上的波束宽度。
关于天线的另一个重要概念是在波束和方向性方面有两种主要类型:各向同性和各向异性。各向同性天线是一种向所有方向均匀发射射频场的天线。完美的各向同性 RFID 天线,或一般发射无线电波的天线,并不存在,因为这个概念违反了麦克斯韦方程。即使没有真正的同位素天线可供购买,理解这个概念仍然是有益的,因为它有助于了解增益。
如果增益写为 dBi 而不是 dBd,则它显示在各向同性天线的值率之上。天线的真实增益额定值以 dBd 为单位显示。因为各向同性天线在所有方向上的辐射都是一样的,所以用 dBi 来描述增益本质上只是在夸大它。为了比较以 dBd 和 dBi 显示的不同天线增益,请使用以下公式。
全向天线和定向天线的波束方向不同。全向天线主要用于 邻近天线,但也可以用于其他类型。这些天线旨在增加方位平面的覆盖范围并减少仰角平面的覆盖范围;这是通过以球形图案发射射频功率来完成的。在 3D 模型中,这些天线的波束宽度看起来像一个甜甜圈或一个球体,它们通常具有中等增益。
定向天线更常见,通常有外部天线。定向天线向目标区域发射集中的射频功率。这些天线有时具有大致相同的方位角和仰角波束宽度,以提供完美的“波束”覆盖范围。波束宽度(方位角或仰角)直接由天线增益决定——增益越高,波束越聚焦。所有类型的定向天线都具有不同的方位角和仰角以及增益。了解波束宽度、增益、方向性以及它们如何相互作用以创建辐射方向图将有助于 为应用 选择最佳天线。
全向和定向天线通常在 RFID 市场上出售。在标记物品将通过天线的不同侧面甚至靠近背面的应用中,全向天线将是最佳选择。全向天线也可用于需要广角覆盖的任何应用。定向天线非常适用于标记物品总是以大约相同高度通过相同区域的应用,例如传送带。很容易将定向天线视为具有锥形波束的更有针对性的天线。
天线的方向性被定义为“它在特定方向上聚焦以传输或接收能量的能力”¹。天线引导其能量的方式是选择天线和设置应用程序的重要因素。如果在应用程序中设置了天线并且类型和辐射图未知,则标记的项目可能无法读取或受到 吸收、衍射、反射和折射的影响。天线可以根据方向性分为两组——各向同性或各向异性,或全向或定向。