Как выбрать антенну UHF RFID-считывателя

Антенну UHF RFID-считывателя следует выбирать для необходимой вам зоны считывания, а не для максимального коэффициента усиления в каталоге. Панель 12 дБи может быть полезна, когда вам нужно сфокусировать поле на контролируемой полосе или удаленной целевой области, но та же антенна может быть плохим выбором для дверного проема, полки или рабочей станции, где нежелательное считывание имеет большее значение, чем максимальное расстояние.

Практический порядок выбора следующий: целевой рынок и полоса частот → требуемая зона считывания → ориентация метки → усиление и ширина луча → положение монтажа → кабель и разъем → мощность считывателя и нормативный предел → пилотное испытание. В данном руководстве основное внимание уделяется задачам проектирования и закупок пассивных систем считывания RFID UHF/RAIN.

 

Определите зону чтения перед сравнением антенн

«Большая дальность» не является полным требованием. Полезная спецификация зоны чтения-описывает, где теги должны захватываться, а где нет.

Дверь дока, которая должна идентифицировать поддоны, пересекающие один дверной проем, имеет другую проблему с антенной, чем складской проход, где оператору требуется широкое покрытие. Первый может выиграть от более направленного поля. Второму может потребоваться несколько контролируемых зон вместо одной панели с высоким-усилением, пытающейся охватить все.

Вот почемудиапазон чтенияизона чтенияследует рассматривать как разные требования. Диапазон — это результат расстояния при определенных условиях. Зона чтения – это трехмерная-область, в которой тег может фактически участвовать в рабочем процессе.

 

Сопоставьте антенну с региональным диапазоном УВЧ.

UHF RFID не использует один и тот же план радиосвязи во всем мире.Рекомендации RAIN Alliance по использованию спектрапоказывает, что распределение пассивных RFID UHF различается в зависимости от региона. В Соединенных Штатах руководство по проектированию системы RAIN сопоставляет настройки США с частью 15.247 FCC и знакомым диапазоном 902–928 МГц. В европейских развертываниях обычно используется 865–868 МГц, при этом верхняя европейская полоса частот около 915–921 МГц также определена в текущих рекомендациях RAIN.

Правило закупки простое: антенна должна покрывать тот частотный план, который считыватель фактически будет использовать в целевой стране. Антенна 902–928 МГц не является автоматически подходящей антенной для считывателя, настроенного на другой региональный диапазон, хотя оба продукта описаны как «UHF RFID».

При развертывании в нескольких странах задокументируйте страны назначения, прежде чем выбирать один артикул антенны для каждого объекта. Совместно проверьте региональную конфигурацию считывателя, рабочий диапазон антенны и местные правила излучаемой-мощности.

 

Поймите, что на самом деле меняет усиление антенны

Коэффициент усиления антенны описывает, насколько сильно антенна концентрирует энергию в определенных направлениях по сравнению с идеальным эталоном. Более высокий коэффициент усиления не создает свободной радиочастотной мощности. Он перераспределяет доступную энергию в более сфокусированную диаграмму направленности.

Практическим результатом обычно является компромисс-между охватом и формой охвата.Рекомендации по выбору RFID-антенны Voyantic RAINобобщает ту же взаимосвязь: антенны с более высоким-усилением подходят для считывания на больших-дальних расстояниях, тогда как антенны с меньшим-усилением часто лучше подходят для более широкого покрытия-ближнего диапазона. Поэтому ширину луча и полную диаграмму направленности следует считывать вместе с коэффициентом усиления.

Число 12 дБи само по себе не говорит вам:

• насколько широко полезное поле на фактическом монтажном расстоянии;
• будут ли также под напряжением близлежащие дорожки или стойки;
• как ведет себя антенна за панелью или сбоку от нее;
• сколько радиочастотной мощности теряется в коаксиальном кабеле;
• как метка реагирует на реальный товар;
• или требуют ли локальные ограничения-мощности снизить выходную мощность считывателя.

При сравнении антенн запросите ширину луча по горизонтали и вертикали и, если возможно, графики-диаграммы диаграммы направленности. Высокое значение усиления с узким лучом может быть именно тем, что нужно для полосы движения транспортных средств, и именно тем, что не нужно для широкой зоны приема.

 

Используйте ширину луча, чтобы контролировать, где происходит чтение

Ширина луча описывает угловую ширину основного лепестка излучения, обычно вокруг точек, где мощность упала на 3 дБ от пика. Это не жесткая стена: метки по-прежнему можно считывать за пределами номинальной ширины луча, поскольку боковые лепестки, отражения и чувствительность метки также имеют значение.

Тем не менее, ширина луча является одним из наиболее полезных полей таблицы данных для прогнозирования того, создаст ли антенна широкую или концентрированную зону считывания.

Если система выходит из строя из-за того, что она считывает слишком много тегов вне рабочего процесса, антенна с более высоким-усилением не является автоматическим обновлением. Исправлением может быть другая диаграмма направленности, меньшая мощность считывателя, другой угол установки, экранирование, другое размещение метки или другое расположение антенны.

 

Выберите линейную или круговую поляризацию в зависимости от ориентации метки

Поляризация описывает ориентацию и поведение электрического поля антенны. В UHF RFID выравнивание поляризации влияет на эффективность передачи энергии между антенной считывателя и антенной метки.

Линейная поляризацияпривлекательна, когда ориентация метки контролируется и постоянно выравнивается с полем считывания. Концентрация энергии в одной поляризации может обеспечить прочную связь с выровненной меткой.

Круговая поляризацияболее щадит, когда теги приходят под разными углами. Руководство по антенне Voyantic рекомендует использовать его для применений, где ориентация метки непредсказуема, тогда как линейная поляризация лучше подходит для контролируемой ориентации.

Это не правило, что «круговой лучше». Это компромисс-. Если каждая картонная этикетка проходит мимо считывателя в известной ориентации, правильно выровненная линейная антенна может оказаться эффективной. Если чехлы вращаются, одежда висит под разными углами или на транспортных средствах метки на лобовом стекле размещаются непоследовательно, круговая поляризация может снизить чувствительность ориентации.

Для порталов и конвейеров проверяйте наихудший реалистичный угол метки, а не только идеальное лицо-в положении. Система, работающая со статическим образцом, все равно может пропустить движущиеся теги при изменении ориентации.

 

Мощность считывателя, потери в кабеле и усиление антенны формируют один радиочастотный бюджет

Настроенная выходная мощность считывателя не совпадает с мощностью, подаваемой на антенну, и ни одно из этих чисел само по себе не указывает на излучаемое поле.

Полезные отношения первого-порядка:

Приблизительная мощность проводимости считывателя EIRP = – потери в кабеле и разъеме + усиление антенны.

Точный расчет соответствия зависит от нормативной базы и того, как определяется коэффициент усиления антенны, но урок по закупкам прост:мощность считывателя, потери в кабеле и усиление антенны необходимо рассматривать вместе..

Длинный коаксиальный кабель может удалить значительную часть радиочастотной мощности до того, как она достигнет антенны. Добавление антенны с высоким-усилением может восстановить напряженность поля в одном направлении, но также может создать более узкую зону или подтолкнуть систему к нормативному пределу излучаемой-мощности. В руководстве по проектированию системы RAIN Alliance разрешенная излучаемая мощность четко рассматривается как региональная настройка, а не как универсальное число.

Перед заказом запишите:

• модель считывателя и тип порта-антенны;
• плановая проводимая энергоустановка;
• тип и длина коаксиального кабеля;
• количество разъемов и адаптеров;
• усиление антенны;
• региональный частотный профиль;
• и нормативный предел излучаемой-мощности, применимый к месту установки.

Не компенсируйте неудачно расположенную антенну простым увеличением мощности до тех пор, пока метки не прочитаются. Это может расширить неправильную зону чтения и скрыть реальную проблему с геометрией.

 

Проверьте разъем, кабель и радиочастотный тракт сопротивлением 50 Ом.

В большинстве антенных систем считывателей УВЧ используется радиочастотный тракт сопротивлением 50-Ом, но физические разъемы различаются. Антенны могут использовать разъемы типа N-, SMA, RP-TNC или другие, а порты считывателя могут использовать другой формат. Поэтому требуемый кабель требует правильного типа разъема и интерфейса на обоих концах.

Совместимость разъемов легко упустить из виду, поскольку антенна и считыватель могут быть электрически пригодны, но все равно не смогут подключиться без адаптера. Каждый дополнительный адаптер также добавляет еще одно механическое соединение и некоторые потери радиочастот.

Для более длинных кабелей запрашивайте затухание кабеля на фактической частоте УВЧ, а не используйте общее описание «кабеля с низкими-потерями». Не допускайте попадания ненужной длины кабеля в установку и прокладывайте кабель так, чтобы он был защищен от многократного изгиба, сдавливания и воздействия погодных условий.

КСВН — еще одно полезное поле таблицы. Более низкий КСВ в заданном диапазоне обычно указывает на лучшее согласование импедансов и меньшую мощность, отраженную обратно в сторону считывателя. Проверить стоит, но хороший КСВ не доказывает, что антенна создает правильную зону считывания.

 

Положение установки может иметь значение, прибавляющее усиление более чем на один дБ

Характеристики RFID-антенны меняются при изменении установки. Высота, наклон, расстояние от металлических конструкций, близлежащих стен, вилочных погрузчиков, стеллажей, жидкостей и соседних антенн — все это влияет на поле, видимое меткой.

Для панельной антенны задокументируйте предполагаемую точку крепления и центральную линию дальнего света. Затем проверьте фактический путь тега. Панель, установленная высоко на стене, но направленная параллельно движению метки, может работать хуже, чем антенна с меньшим-усилением, расположенная под правильным углом.

Находящийся рядом металл может отражать энергию УВЧ и создавать многолучевое распространение. Отражения могут помочь тегу в одном месте и создать нуль в другом. Жидкости и плотные продукты могут поглощать энергию. Именно из-за этих эффектов тест пустого-склада и тест полностью загруженного склада могут давать разные результаты.

При установке вне помещений возникают механические требования, которые не зависят от радиочастотных характеристик. Если антенна будет подвергаться воздействию дождя, пыли, солнечного света, циклических перепадов температуры или ветра, укажите требуемую классификацию корпуса, кронштейн, монтажную поверхность, уплотнение кабеля и ограничения по окружающей среде. Не делайте вывод о пригодности устройства для использования вне помещений только на основании обтекателя из АБС-пластика.

 

Не рассматривайте «Максимальную выходную мощность» как спецификацию диапазона чтения-.

На страницах некоторых антенн указана максимальная входная ВЧ-мощность. Это значение описывает, какую радиочастотную мощность рассчитано антенное оборудование. Это не означает, что система RFID должна работать на такой мощности и не прогнозирует расстояние считывания метки.

Пассивные системы UHF RFID ограничены считывателем, региональными правилами радиосвязи, коэффициентом усиления антенны, потерями в кабеле, чувствительностью меток и физической средой. Очень высокая мощность антенны-может не иметь значения при использовании легального стационарного-считывателя, работающего при гораздо меньшей мощности.

При закупках определите приоритетность спецификаций, определяющих зону считывания RFID: рабочий диапазон, коэффициент усиления, ширина луча, поляризация, импеданс, КСВ, поведение спереди-в-сзади, разъем, класс воздействия на окружающую среду и метод монтажа.

 

Когда имеет смысл использовать антенну с усилением 12 дБи

Антенна с высоким-коэффициентом усиления 12 дБи может быть разумным кандидатом, если для проекта требуется концентрированное поле на относительно длинной трассе и целевая область хорошо контролируется. Примеры могут включать идентификацию транспортного средства, определенную внешнюю полосу движения, контрольно-пропускной пункт с длинным проходом или другую точку, на которую можно намеренно направить антенну.

Прежде чем одобрить его, ответьте на четыре вопроса:

1. Охватывает ли луч весь требуемый путь тега?Узкий луч может создать слепые зоны по краям, если метка выйдет за пределы своего основного лепестка.
2. Достигает ли луч нежелательных тегов?Антенна дальнего-действия может создавать перекрестное-чтение от близлежащих объектов, если ее геометрия не контролируется.
3. Соответствует ли поляризация реальности-ориентации тега?Высокий коэффициент усиления не устраняет рассогласование поляризации.
4. Можно ли настроить мощность считывателя так, чтобы она соответствовала локальному пределу излучаемой-мощности?Усиление антенны является частью бюджета РФ.

Если какой-либо из этих ответов неясен, «12 дБи» — это всего лишь каталожный номер, а не утвержденная конструкция системы.

 

Создайте запрос предложения на основе события чтения

Запрос на антенну становится гораздо более полезным, когда он описывает событие считывания, а не просто запрашивает «антенну UHF RFID большого радиуса действия».

Для прямого поиска читателейКатегория считывателей Syntek UHF RFIDявляется подходящим коммерческим следующим шагом. Выбор считывателя и выбор антенны по-прежнему следует проверять как одну радиочастотную систему, а не как две независимые покупки по каталогу.

 

Проверьте антенну в реальной зоне считывания

Выбор антенны не завершен, если данные совпадают. Последним шагом является пилотное использование реального считывателя, антенны, кабеля, меток, помеченных элементов и монтажной геометрии.

Запустите тест через рабочие состояния, которые могут изменить поведение радиочастот:

• минимальная, нормальная и максимальная популяция меток;
• лучшая и худшая ожидаемая ориентация тегов;
• пустые и загруженные стеллажи или поддоны;
• стационарные и движущиеся теги, где движение является частью рабочего процесса;
• рассматривается нормальная мощность чтения и любая более низкая-настройка мощности;
• соседние отмеченные элементы, которые не следует захватывать;
• двери, транспортные средства, вилочные погрузчики или другие крупные металлические предметы в их обычном положении;
• и предполагаемая длина производственного кабеля, а не короткого настольного кабеля.

Критерий приемки должен быть привязан к бизнес-событию: правильные теги, зафиксированные внутри намеченной зоны, недопустимое перекрестное-чтение, контролируемое за ее пределами, и повторяемость операций в реалистичных условиях. В отдельном плане-тестирования системы можно затем определить точные пороговые значения «пройдено/не пройдено» для развертывания.

Если проекту требуется более широкая система проверки после выбора антенны, воспользуйтесь руководством Syntek, чтобыТестирование системы RFID перед развертыванием.

 

Правило выбора

Выберите антенну считывателя UHF RFID в следующем порядке:

регион и частота → геометрия зоны считывания- → ориентация метки → усиление и ширина луча → поляризация → монтаж → кабель и разъемы → мощность считывателя и нормативный предел → пилотное испытание.

Такой порядок предотвращает наиболее распространенную ошибку в каталоге: сначала выбрать антенну с самым высоким уровнем дБи, а затем попытаться заставить установку соответствовать ей.

Лучшая антенна – это не та, которая считывает дальше всего на открытом пространстве. Именно он создает необходимую зону чтения с реальными тегами и считывателем, сохраняя при этом контроль над нежелательными чтениями.