Antenos išdėstymas ir optimizavimas

Antenos išdėstymas yra svarbiausias veiksnys RFID sistemos veikimui. Svarbiau nei etiketės jautrumas ar skaitytuvo galia. 5 000 USD skaitytuvas su netinkamai išdėstytomis antenomis veiks prasčiau nei 500 USD skaitytuvas su gerai išdėstytomis antenomis. Tikslas – sukurti gerai apibrėžtą nuskaitymo zoną (3D erdvę, kurioje etiketės patikimai nuskaitomos), kartu sumažinant atsitiktinius nuskaitymus už tikslinės srities ribų.

Realaus pasaulio pavyzdys: perkėlus doko durų anteną iš 2,5 m aukščio į 2,0 m aukštį ir pakreipus ją 15° žemyn, pagrindinio logistikos diegimo metu nuskaitymo rodikliai pagerėjo nuo 87% iki 99,2%. Maži pozicijos pakeitimai sukuria didelius našumo skirtumus, nes RF signalo stiprumas atitinka atvirkštinio kvadrato dėsnį. Padvigubinus atstumą, signalo galia sumažėja ¼.

Antenos poliarizacija nustato elektromagnetinių bangų orientaciją. Tai vienas iš svarbiausių sprendimų sistemos projektavime, nes tiesiogiai kontroliuoja, ar įvairiomis kryptimis orientuotos etiketės bus nuskaitomos.

Nuskaitymo zona yra 3D tūris, kuriame etiketes galima patikimai nuskaityti. Ji yra kūgio arba skiltelės formos, besitęsianti nuo antenos paviršiaus, o jos matmenis lemia antenos stiprinimas, skaitytuvo TX galia ir etiketės jautrumas. 9 dBic antena esant 30 dBm galiai su NXP UCODE 9 etikete (-22,1 dBm jautrumas) sukuria nuskaitymo zoną maždaug 8–10 metrų gylio ir 3–4 metrų pločio gale.

Artimasis laukas ir tolimasis laukas: UHF RFID antenos veikia dviejuose regionuose. Artimasis laukas (maždaug 35 cm atstumu esant 920 MHz) naudoja magnetinį sujungimą labai trumpiems, kontroliuojamiems nuskaitymams. Puikiai tinka POS stotims, kur norite nuskaityti tik ant prekystalio esančius daiktus. Tolimasis laukas (už 35 cm) naudoja elektromagnetinį sklidimą daugeliui RFID programų. Artimojo lauko antenos yra specialiai sukurtos su apribotomis nuskaitymo zonomis elementų lygio kodavimui ir pardavimo vietose.

Galingumo gairės: 33 dBm maksimaliam diapazonui (~10 m, doko durys). 30 dBm standartiniam diapazonui (~6–8 m, bendram naudojimui). 25 dBm vidutiniam diapazonui (~3–5 m, konvejerio juostos). 20 dBm trumpam diapazonui (~1–2 m, pardavimo vietose). 15 dBm artimajam laukui (~0,5 m, lentynų skaitytuvai). Visada pradėkite nuo mažesnės galios ir didinkite, kol pasieksite tikslinį nuskaitymo greitį. Per didelė galia sukelia atsitiktinius nuskaitymus.

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 (įtampos stovinčios bangos santykis) matuoja, kaip efektyviai energija perduodama iš skaitytuvo į anteną. Puikus atitikimas yra 1:1 (visa energija spinduliuojama). Bet koks santykis virš 2:1 reiškia, kad didelė energijos dalis atsispindi atgal į skaitytuvą, sumažindama našumą ir galbūt laikui bėgant sugadindama PA stiprintuvą. Dauguma komercinių RFID antenų pasiekia 1,2–1,5:1 VSWR visame veikimo diapazone.

Dažnos VSWR problemos: Pažeisti arba sulenkti RF kabeliai (pakeiskite, jei VSWR viršija 2:1). Neteisingas jungties tipas (naudokite RP-TNC arba SMA, kaip nurodyta). Antena sumontuota tiesiai ant metalinio paviršiaus be tarpiklio (naudokite 15 mm+ atramas). Vandens patekimas į lauko jungtis (naudokite atsparią oro sąlygoms RP-TNC su dangteliais). Kabelio ilgis viršija 10 m be mažo nuostolio kabelio (naudokite LMR-400 arba lygiavertį, jei atstumas didesnis nei 5 m).

Visada patikrinkite VSWR visame savo veikimo diapazone (920–925 MHz Vietnamui). Antena gali rodyti puikų 1,2:1 VSWR esant 920 MHz, bet pablogėti iki 2,5:1 esant 925 MHz, o tai reiškia prastą našumą pusėje jūsų FHSS kanalų.

Daugumoje gamybos diegimų naudojamos kelios antenos vienam skaitytuvui. Nextwaves skaitytuvai palaiko iki 32 antenų prievadus. Pagrindiniai aspektai: Atstumas. paprastai 1–2 metrų atstumu nuo dokų durų, spindulių persidengimas 15–20 %, kad būtų užtikrintas visiškas aprėptis. Montavimo kampas. 15–45° į vidų pakreipimas portalų programoms, kad nuskaitymo zona būtų sutelkta į duris. Antenų sekos. skaitytuvas automatiškai perjungia antenas, kad būtų išvengta vienalaikio perdavimo iš persidengiančių zonų.

Portalo konfigūracijos pavyzdys (dokų durys): sumontuokite 4 antenas. 2 iš abiejų durų pusių 1,5 m ir 2,5 m aukštyje, pakreiptos 30° į vidų. Naudokite linijinę poliarizaciją, nukreiptą į padėklų paviršius. Nustatykite skaitytuvą į Session S2 su Q=6, kad greitai judėtų krautuvai. Tai suteikia 99%+ nuskaitymo rodiklius ant standartinių padėklų su 48–100 pažymėtais dėklais.

Konvejerio tunelio pavyzdys: sumontuokite 4 apskritai poliarizuotas antenas kvadratu aplink juostą. viršuje, apačioje, kairėje, dešinėje. Nustatykite Session S1 vieno perėjimo skaitymui. Galia 25 dBm, kad nuskaitymo zona būtų apribota tuneliu. Tai neleidžia nuskaityti etikečių ant gretimų konvejerių.

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

Metalinis paviršius yra pagrindinis trukdžių šaltinis sandėliuose. Jie atspindi RF signalus, sukuria negyvas zonas ir daugiapakopius trukdžius. Sprendimas: montuokite antenas ant nemetalinių paviršių arba naudokite 50 mm+ atramas nuo metalinių konstrukcijų. Antenas orientuokite taip, kad pagrindinis spindulys nepataikytų tiesiai į metalines sienas ar lentynas.

Vanduo ir skysčiai stipriai sugeria UHF radijo bangas. Vandens butelių dėžė tarp antenos ir pažymėto padėklo gali visiškai užblokuoti nuskaitymą. Sprendimas: pastatykite antenas taip, kad RF kelias apeitų skysčio talpyklas, arba padidinkite galią 3–6 dB, kad kompensuotumėte absorbcijos nuostolius.

Kiti netoliese veikiantys skaitytuvai gali sukelti trukdžius. Didelio tankio skaitymo režimas (DRM) ir FHSS padeda, tačiau papildomos priemonės apima: nesikertančių kanalų kaukių konfigūravimą tarp gretimų skaitytuvų, kryptinių antenų naudojimą, siekiant apriboti persidengimą, ir TDMA planavimo įgyvendinimą, jei jūsų programinė įranga tai palaiko.

Laikykite antenas ≥1 m atstumu nuo fluorescencinių lempų (RF triukšmo šaltinis) ir ≥2 m atstumu nuo Wi-Fi prieigos taškų. Nors Wi-Fi veikia 2,4/5 GHz dažniu (skiriasi nuo UHF 920 MHz), prastai ekranuota įranga gali generuoti plataus dažnio harmonikas.