Peletakan & Pengoptimuman Antena

Peletakan antena adalah faktor #1 dalam prestasi sistem RFID — lebih penting daripada sensitiviti tag atau kuasa pembaca. Pembaca berharga $5,000 dengan antena yang diletakkan dengan buruk akan berprestasi lebih rendah daripada pembaca $500 dengan antena yang diletakkan dengan baik. Matlamatnya adalah untuk mencipta zon bacaan yang jelas (ruang 3D di mana tag dibaca dengan pasti) sambil meminimumkan bacaan sesat dari luar kawasan sasaran.

Contoh dunia nyata: mengalihkan antena pintu dok daripada ketinggian 2.5m ke 2.0m dan mencondongkannya 15° ke bawah telah meningkatkan kadar bacaan daripada 87% kepada 99.2% pada satu penggunaan logistik utama. Perubahan kedudukan yang kecil menghasilkan perbezaan prestasi yang besar kerana kekuatan isyarat RF mengikut hukum kuasa dua songsang — menggandakan jarak bermakna ¼ kuasa isyarat.

Polarisasi antena menentukan orientasi gelombang elektromagnet. Ini adalah salah satu keputusan paling penting dalam reka bentuk sistem kerana ia mengawal secara langsung sama ada tag dalam pelbagai orientasi boleh dibaca.

Zon bacaan ialah volum 3D di mana tag boleh dibaca dengan dipercayai. Ia berbentuk seperti kon atau lobus yang memanjang dari muka antena, dengan dimensi yang ditentukan oleh gandaan antena, kuasa TX pembaca, dan sensitiviti tag. Antena 9 dBic pada kuasa 30 dBm dengan tag NXP UCODE 9 (sensitiviti -22.1 dBm) mewujudkan zon bacaan sedalam kira-kira 8–10 meter dan selebar 3–4 meter di hujung jauh.

Medan-dekat lwn Medan-jauh: Antena UHF RFID berfungsi dalam dua kawasan. Medan-dekat (dalam lingkungan ~35cm pada 920 MHz) menggunakan gandingan magnetik untuk bacaan yang sangat pendek dan terkawal — sesuai untuk stesen POS di mana anda hanya mahu membaca item di atas kaunter. Medan-jauh (melebihi 35cm) menggunakan perambatan elektromagnet untuk kebanyakan aplikasi RFID. Antena medan-dekat direka khusus dengan zon bacaan terhad untuk pengekodan peringkat item dan pusat jualan.

Garis panduan kuasa: 33 dBm untuk julat maksimum (~10m, pintu dok). 30 dBm untuk julat standard (~6–8m, kegunaan umum). 25 dBm untuk julat sederhana (~3–5m, tali sawat). 20 dBm untuk julat pendek (~1–2m, pusat jualan). 15 dBm untuk medan-dekat (~0.5m, pembaca rak). Sentiasa bermula dengan kuasa yang lebih rendah dan tingkatkan sehingga anda mencapai kadar bacaan sasaran anda — kuasa berlebihan menyebabkan bacaan sesat.

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 sejauh mana kecekapan pemindahan kuasa daripada pembaca ke antena. Padanan sempurna ialah 1:1 (semua kuasa dipancarkan). Sebarang nilai melebihi 2:1 bermakna kuasa yang ketara dipantulkan semula ke pembaca, mengurangkan prestasi dan berpotensi merosakkan penguat PA dari masa ke masa. Kebanyakan antena RFID komersial mencapai 1.2–1.5:1 VSWR merentasi jalur operasi.

Masalah VSWR yang biasa: Kabel RF yang rosak atau terbelit (ganti jika VSWR melebihi 2:1). Jenis penyambung yang salah (gunakan RP-TNC atau SMA seperti yang dinyatakan). Antena dipasang terus pada permukaan logam tanpa penjarak (gunakan standoff 15mm+). Kemasukan air dalam penyambung luar (gunakan RP-TNC kalis cuaca dengan but). Panjang kabel melebihi 10m tanpa kabel kehilangan rendah (gunakan LMR-400 atau setara untuk larian melebihi 5m).

Sentiasa sahkan VSWR merentasi keseluruhan jalur operasi anda (920–925 MHz untuk Vietnam). Antena mungkin menunjukkan VSWR 1.2:1 yang sangat baik pada 920 MHz tetapi merosot kepada 2.5:1 pada 925 MHz — yang bermaksud prestasi buruk pada separuh daripada saluran FHSS anda.

Kebanyakan penggunaan pengeluaran menggunakan berbilang antena bagi setiap pembaca. Pembaca Nextwaves menyokong sehingga 32 port antena. Pertimbangan utama: Jarak — biasanya 1–2 meter antara satu sama lain untuk pintu dok, dengan pertindihan alur 15–20% untuk liputan lengkap. Sudut pemasangan — condong ke dalam 15–45° untuk aplikasi portal bagi memfokuskan zon bacaan pada pintu. Penjujukan antena — pembaca bertukar antara antena secara automatik untuk mengelakkan penghantaran serentak daripada zon yang bertindih.

Contoh konfigurasi portal (pintu dok): Pasang 4 antena — 2 pada setiap sisi pintu pada ketinggian 1.5m dan 2.5m, condong 30° ke dalam. Gunakan pengutuban linear yang dihalakan ke muka palet. Tetapkan pembaca ke Sesi S2 dengan Q=6 untuk forklift yang bergerak pantas. Ini memberikan kadar bacaan 99%+ pada muatan palet standard 48–100 kotak bertag.

Contoh terowong penghantar: Pasang 4 antena pengutuban bulat dalam susunan segi empat tepat di sekeliling tali sawat — atas, bawah, kiri, kanan. Tetapkan Sesi S1 untuk bacaan satu laluan. Kuasa pada 25 dBm untuk mengehadkan zon bacaan pada terowong. Ini mengelakkan pembacaan tag pada penghantar bersebelahan.

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 gangguan #1 di gudang. Ia memantulkan isyarat RF, mewujudkan zon mati dan gangguan berbilang laluan. Penyelesaian: pasang antena pada permukaan bukan logam atau gunakan standoff 50mm+ daripada struktur logam. Halakan antena supaya lobus utama tidak terkena dinding logam atau rak secara terus.

Air dan cecair menyerap gelombang radio UHF dengan kuat. Satu kotak botol air di antara antena dan palet bertag boleh menyekat bacaan sepenuhnya. Penyelesaian: letakkan antena supaya laluan RF mengelakkan bekas cecair, atau tingkatkan kuasa sebanyak 3–6 dB untuk mengimbangi kehilangan penyerapan.

Pembaca lain yang beroperasi berdekatan boleh menyebabkan gangguan. Dense Reader Mode (DRM) dan FHSS membantu, tetapi langkah tambahan termasuk: mengkonfigurasi topeng saluran yang tidak bertindih antara pembaca bersebelahan, menggunakan antena berarah untuk mengehadkan limpahan, dan melaksanakan penjadualan TDMA jika perisian tengah anda menyokongnya.

Pastikan antena berada ≥1m dari lampu pendarfluor (sumber hingar RF) dan ≥2m dari titik capaian Wi-Fi. Walaupun Wi-Fi beroperasi pada 2.4/5 GHz (berbeza daripada UHF 920 MHz), peralatan yang tidak dilindungi dengan baik boleh menghasilkan harmonik jalur lebar.