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盡管 RFID 天線不是 RFID 系統的大腦,但它們仍然是復雜的設備,可能會根據應用和選擇的天線阻礙或受益于 RFID 系統。例如,為某個應用選擇錯誤的天線可能會導致 讀取范圍為英寸而不是英尺。除了增益和極化等選擇天線的基本準則外,還有其他因素可以將系統的讀取范圍和結果提升到一個新的水平。為了做出更明智的購買決定,波束寬度和方向性是需要掌握的兩個核心原則。
近場天線使用感應耦合,這意味著它使用磁場為 RFID 標簽提供能量。在近場區域產生磁場,允許 RFID 閱讀器的天線為標簽供電。然后標簽通過在閱讀器拾取和解碼的磁場中產生干擾來做出響應。
如果 天線位于 3D 平面上,如下所示,您將能夠準確地看到方位角和仰角波束寬度。了解 RFID 天線的方位角和仰角波束寬度使人們能夠為其應用選擇最佳天線。在某些應用中,需要非常寬的方位角或仰角波束寬度才能讀取排列在例如小房間中的所有標記項目。在其他應用中,如傳送帶,更薄的銳角梁更適合。一些天線數據表實際上顯示了方位角和仰角波束寬度的 3D 模型,而其他制造商的數據表顯示了 2D 模型。2D 模型更基本,但仍然能夠清楚地顯示兩個平面上的波束寬度。
關于天線的另一個重要概念是在波束和方向性方面有兩種主要類型:各向同性和各向異性。各向同性天線是一種向所有方向均勻發射射頻場的天線。完美的各向同性 RFID 天線,或一般發射無線電波的天線,并不存在,因為這個概念違反了麥克斯韋方程。即使沒有真正的同位素天線可供購買,理解這個概念仍然是有益的,因為它有助于了解增益。
如果增益寫為 dBi 而不是 dBd,則它顯示在各向同性天線的值率之上。天線的真實增益額定值以 dBd 為單位顯示。因為各向同性天線在所有方向上的輻射都是一樣的,所以用 dBi 來描述增益本質上只是在夸大它。為了比較以 dBd 和 dBi 顯示的不同天線增益,請使用以下公式。
全向天線和定向天線的波束方向不同。全向天線主要用于 鄰近天線,但也可以用于其他類型。這些天線旨在增加方位平面的覆蓋范圍并減少仰角平面的覆蓋范圍;這是通過以球形圖案發射射頻功率來完成的。在 3D 模型中,這些天線的波束寬度看起來像一個甜甜圈或一個球體,它們通常具有中等增益。
定向天線更常見,通常有外部天線。定向天線向目標區域發射集中的射頻功率。這些天線有時具有大致相同的方位角和仰角波束寬度,以提供完美的“波束”覆蓋范圍。波束寬度(方位角或仰角)直接由天線增益決定——增益越高,波束越聚焦。所有類型的定向天線都具有不同的方位角和仰角以及增益。了解波束寬度、增益、方向性以及它們如何相互作用以創建輻射方向圖將有助于 為應用 選擇最佳天線。
全向和定向天線通常在 RFID 市場上出售。在標記物品將通過天線的不同側面甚至靠近背面的應用中,全向天線將是最佳選擇。全向天線也可用于需要廣角覆蓋的任何應用。定向天線非常適用于標記物品總是以大約相同高度通過相同區域的應用,例如傳送帶。很容易將定向天線視為具有錐形波束的更有針對性的天線。
天線的方向性被定義為“它在特定方向上聚焦以傳輸或接收能量的能力”1。天線引導其能量的方式是選擇天線和設置應用程序的重要因素。如果在應用程序中設置了天線并且類型和輻射圖未知,則標記的項目可能無法讀取或受到 吸收、衍射、反射和折射的影響。天線可以根據方向性分為兩組——各向同性或各向異性,或全向或定向。