Penempatan & Optimalisasi Antena

Penempatan antena adalah faktor nomor 1 dalam performa sistem RFID — lebih penting daripada sensitivitas tag atau daya reader. Reader seharga $5.000 dengan antena yang ditempatkan secara buruk akan berkinerja lebih rendah daripada reader seharga $500 dengan antena yang ditempatkan dengan baik. Tujuannya adalah untuk menciptakan zona baca yang terdefinisi dengan baik (ruang 3D tempat tag dibaca dengan andal) sambil meminimalkan pembacaan liar dari luar area target.

Contoh nyata: memindahkan antena pintu dok dari ketinggian 2,5m ke 2,0m dan memiringkannya 15° ke bawah meningkatkan tingkat pembacaan dari 87% menjadi 99,2% pada implementasi logistik besar. Perubahan posisi yang kecil menciptakan perbedaan performa yang besar karena kekuatan sinyal RF mengikuti hukum kuadrat terbalik — jarak dua kali lipat berarti ¼ daya sinyal.

Polarisasi antena menentukan orientasi gelombang elektromagnetik. Ini adalah salah satu keputusan terpenting dalam desain sistem karena secara langsung mengontrol apakah tag dalam berbagai orientasi akan dapat terbaca.

Zona baca adalah volume 3D di mana tag dapat dibaca dengan andal. Bentuknya seperti kerucut atau lobus yang memanjang dari permukaan antena, dengan dimensi yang ditentukan oleh gain antena, daya TX pembaca, dan sensitivitas tag. Antena 9 dBic pada daya 30 dBm dengan tag NXP UCODE 9 (sensitivitas -22,1 dBm) menciptakan zona baca sedalam kira-kira 8–10 meter dan lebar 3–4 meter di ujung terjauh.

Near-field vs Far-field: Antena UHF RFID bekerja dalam dua wilayah. Near-field (dalam jarak ~35cm pada 920 MHz) menggunakan kopling magnetik untuk pembacaan yang sangat pendek dan terkontrol — sangat cocok untuk stasiun POS di mana Anda hanya ingin membaca barang di atas meja. Far-field (di atas 35cm) menggunakan perambatan elektromagnetik untuk sebagian besar aplikasi RFID. Antena near-field dirancang khusus dengan zona baca terbatas untuk pengodean tingkat item dan point-of-sale.

Panduan daya: 33 dBm untuk jangkauan maksimum (~10m, pintu dok). 30 dBm untuk jangkauan standar (~6–8m, penggunaan umum). 25 dBm untuk jangkauan menengah (~3–5m, ban berjalan). 20 dBm untuk jangkauan pendek (~1–2m, point-of-sale). 15 dBm untuk near-field (~0,5m, pembaca rak). Selalu mulai dengan daya yang lebih rendah dan tingkatkan hingga Anda mencapai target tingkat pembacaan — daya berlebih menyebabkan pembacaan liar.

33 dBm → ~10m   dock doors, max range
30 dBm → ~6-8m  general warehouse
25 dBm → ~3-5m  conveyor belts
20 dBm → ~1-2m  point-of-sale
15 dBm → ~0.5m  shelf / near-field

VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) mengukur seberapa efisien daya berpindah dari reader ke antena. Kesesuaian sempurna adalah 1:1 (semua daya dipancarkan). Nilai apa pun di atas 2:1 berarti daya yang signifikan dipantulkan kembali ke reader, sehingga mengurangi performa dan berpotensi merusak amplifier PA seiring berjalannya waktu. Sebagian besar antena RFID komersial mencapai VSWR 1,2–1,5:1 di seluruh pita operasi.

Masalah VSWR yang umum: Kabel RF rusak atau tertekuk (ganti jika VSWR melebihi 2:1). Tipe konektor salah (gunakan RP-TNC atau SMA sesuai spesifikasi). Antena dipasang langsung pada permukaan logam tanpa spacer (gunakan standoff 15mm+). Masuknya air pada konektor luar ruangan (gunakan RP-TNC tahan cuaca dengan boot). Panjang kabel melebihi 10m tanpa kabel low-loss (gunakan LMR-400 atau setara untuk bentangan di atas 5m).

Selalu verifikasi VSWR di seluruh pita operasi Anda (920–925 MHz untuk Vietnam). Sebuah antena mungkin menunjukkan VSWR 1,2:1 yang sangat baik pada 920 MHz tetapi menurun menjadi 2,5:1 pada 925 MHz — yang berarti performa buruk pada setengah saluran FHSS Anda.

Sebagian besar implementasi produksi menggunakan beberapa antena per reader. Reader Nextwaves mendukung hingga 32 port antena. Pertimbangan utama: Jarak — biasanya terpisah 1–2 meter untuk dock door, dengan tumpang tindih pancaran (beam overlap) sebesar 15–20% untuk cakupan lengkap. Sudut pemasangan — kemiringan ke dalam 15–45° untuk aplikasi portal guna memfokuskan zona baca pada ambang pintu. Pengurutan antena — reader beralih antar antena secara otomatis untuk mencegah transmisi simultan dari zona yang tumpang tindih.

Contoh konfigurasi portal (dock door): Pasang 4 antena — 2 di setiap sisi pintu pada ketinggian 1,5m dan 2,5m, miring 30° ke dalam. Gunakan polarisasi linier yang diarahkan ke permukaan palet. Atur reader ke Session S2 dengan Q=6 untuk forklift yang bergerak cepat. Ini memberikan tingkat pembacaan 99%+ pada muatan palet standar berisi 48–100 kotak yang diberi tag.

Contoh terowongan konveyor: Pasang 4 antena terpolarisasi sirkular dalam susunan persegi di sekitar sabuk — atas, bawah, kiri, kanan. Atur Session S1 untuk pembacaan sekali lewat. Daya pada 25 dBm untuk membatasi zona baca pada terowongan. Ini mencegah pembacaan tag pada konveyor yang berdekatan.

CONFIGURE_ANTENNA_ENABLE payload (4 bytes):

Ports 1-4:    0x0F 0x00 0x00 0x00  (0b00001111)
Ports 1,3:    0x05 0x00 0x00 0x00  (0b00000101)
Port 1 only:  0x01 0x00 0x00 0x00  (0b00000001)

Bit 0=ANT1  Bit 1=ANT2  ...  Bit 31=ANT32

Permukaan logam adalah sumber interferensi nomor 1 di gudang. Logam memantulkan sinyal RF, menciptakan zona mati dan interferensi multipath. Solusi: pasang antena pada permukaan non-logam atau gunakan standoff 50mm+ dari struktur logam. Orientasikan antena agar lobe utama tidak mengenai dinding logam atau rak secara langsung.

Air dan cairan sangat menyerap gelombang radio UHF. Satu kotak botol air di antara antena dan palet yang diberi tag dapat memblokir pembacaan sepenuhnya. Solusi: posisikan antena agar jalur RF menghindari wadah cairan, atau tingkatkan daya sebesar 3–6 dB untuk mengompensasi kerugian penyerapan.

Reader lain yang beroperasi di dekatnya dapat menyebabkan interferensi. Dense Reader Mode (DRM) dan FHSS membantu, tetapi langkah tambahan meliputi: mengonfigurasi mask saluran yang tidak tumpang tindih antar reader yang berdekatan, menggunakan antena terarah untuk membatasi tumpahan sinyal (spill-over), dan menerapkan penjadwalan TDMA jika middleware Anda mendukungnya.

Jaga jarak antena ≥1m dari lampu neon (sumber noise RF) dan ≥2m dari titik akses Wi-Fi. Meskipun Wi-Fi beroperasi pada 2,4/5 GHz (berbeda dari UHF 920 MHz), peralatan dengan pelindung yang buruk dapat menghasilkan harmonik pita lebar.