Antenneplassering og optimalisering

Antenneplassering er den viktigste faktoren for ytelsen til et RFID-system — viktigere enn brikkefølsomhet eller lesereffekt. En leser til $5 000 med dårlig plasserte antenner vil prestere dårligere enn en leser til $500 med godt plasserte antenner. Målet er å skape en veldefinert lesesone (det tredimensjonale rommet der brikker leses pålitelig), samtidig som man minimerer uønskede lesinger fra utsiden av målområdet.

Et eksempel fra virkeligheten: å flytte en dock-dør-antenne fra 2,5 m høyde til 2,0 m høyde og vinkle den 15° nedover forbedret leseraten fra 87 % til 99,2 % i en stor logistikkutrulling. Små endringer i posisjonering skaper store ytelsesforskjeller fordi RF-signalstyrken følger den omvendte kvadratlov — en dobling av avstanden betyr ¼ av signalstyrken.

Antennepolarisering bestemmer orienteringen til de elektromagnetiske bølgene. Dette er en av de viktigste beslutningene i systemdesign fordi det direkte styrer om tagger i ulike orienteringer vil være lesbare.

Lesesonen er det tredimensjonale volumet der tagger kan leses pålitelig. Den er formet som en kjegle eller lobe som strekker seg fra antenneflaten, med dimensjoner bestemt av antenneforsterkning, leserens TX-effekt og tag-følsomhet. En 9 dBic-antenne ved 30 dBm effekt med en NXP UCODE 9-tag (-22,1 dBm følsomhet) skaper en lesesone som er omtrent 8–10 meter dyp og 3–4 meter bred i den fjerne enden.

Nærfelt vs. fjernfelt: UHF RFID-antenner fungerer i to regioner. Nærfeltet (innenfor ~35 cm ved 920 MHz) bruker magnetisk kobling for svært korte, kontrollerte lesinger — perfekt for POS-stasjoner der du bare vil lese varer på disken. Fjernfeltet (utover 35 cm) bruker elektromagnetisk forplantning for de fleste RFID-applikasjoner. Nærfeltantenner er spesielt designet med begrensede lesesoner for koding på varenivå og utsalgssteder.

Retningslinjer for effekt: 33 dBm for maksimal rekkevidde (~10 m, dock-dører). 30 dBm for standard rekkevidde (~6–8 m, generell bruk). 25 dBm for middels rekkevidde (~3–5 m, transportbånd). 20 dBm for kort rekkevidde (~1–2 m, utsalgssteder). 15 dBm for nærfelt (~0,5 m, hyllelesere). Start alltid med lavere effekt og øk til du oppnår ønsket leserate — for mye effekt fører til uønskede lesinger.

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) måler hvor effektivt effekt overføres fra leseren til antennen. En perfekt match er 1:1 (all effekt utstråles). Alt over 2:1 betyr at betydelig effekt reflekteres tilbake til leseren, noe som reduserer ytelsen og potensielt skader PA-forsterkeren over tid. De fleste kommersielle RFID-antenner oppnår 1,2–1,5:1 VSWR over hele driftsbåndet.

Vanlige VSWR-problemer: Skadede eller bøyde RF-kabler (bytt ut hvis VSWR overstiger 2:1). Feil kontakttype (bruk RP-TNC eller SMA som spesifisert). Antenne montert direkte på metalloverflate uten avstandsstykke (bruk 15mm+ avstandsholdere). Vanninntrenging i utendørskontakter (bruk værbestandig RP-TNC med beskyttelseshetter). Kabellengde over 10m uten lavtapskabel (bruk LMR-400 eller tilsvarende for strekk over 5m).

Verifiser alltid VSWR over hele driftsbåndet (920–925 MHz for Vietnam). En antenne kan vise utmerket 1,2:1 VSWR ved 920 MHz, men degraderes til 2,5:1 ved 925 MHz — noe som betyr dårlig ytelse på halvparten av dine FHSS-kanaler.

De fleste produksjonsdistribusjoner bruker flere antenner per leser. Nextwaves-lesere støtter opptil 32 antenneporter. Viktige hensyn: Avstand — vanligvis 1–2 meter fra hverandre for lasteporter, med stråleoverlapp på 15–20 % for fullstendig dekning. Monteringsvinkel — 15–45° innoverhelling for portalapplikasjoner for å fokusere lesesonen på døråpningen. Antennesekvensering — leseren bytter mellom antenner automatisk for å forhindre samtidig overføring fra overlappende soner.

Eksempel på portalkonfigurasjon (lasteport): Monter 4 antenner — 2 på hver side av døren i 1,5 m og 2,5 m høyde, vinklet 30° innover. Bruk lineær polarisering rettet mot pallefrontene. Sett leseren til Session S2 med Q=6 for gaffeltrucker i rask bevegelse. Dette gir 99 %+ lesehastighet på standard pallelast med 48–100 merkede esker.

Eksempel på transportbåndstunnel: Monter 4 sirkulært polariserte antenner i et firkantet arrangement rundt båndet — topp, bunn, venstre, høyre. Sett Session S1 for enkeltpassasje-lesing. Effekt på 25 dBm for å begrense lesesonen til tunnelen. Dette forhindrer lesing av brikker på tilstøtende transportbånd.

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

Metalloverflater er den største kilden til interferens i varehus. De reflekterer RF-signaler, noe som skaper dødsoner og flerveisinterferens. Løsning: monter antenner på ikke-metalliske overflater eller bruk 50mm+ avstandsholdere fra metallstrukturer. Orienter antennene slik at hovedloben ikke treffer metallvegger eller reoler direkte.

Vann og væsker absorberer UHF-radiobølger kraftig. En eske med vannflasker mellom antennen og den merkede pallen kan blokkere lesingen fullstendig. Løsning: plasser antennene slik at RF-banen unngår væskebeholdere, eller øk effekten med 3–6 dB for å kompensere for absorpsjonstapet.

Andre lesere som opererer i nærheten kan forårsake interferens. Dense Reader Mode (DRM) og FHSS hjelper, men ytterligere tiltak inkluderer: konfigurering av ikke-overlappende kanalmasker mellom tilstøtende lesere, bruk av retningsbestemte antenner for å begrense lekkasje, og implementering av TDMA-planlegging hvis din middleware støtter det.

Hold antenner ≥1m fra lysrør (RF-støykilde) og ≥2m fra Wi-Fi-aksesspunkter. Selv om Wi-Fi opererer på 2,4/5 GHz (forskjellig fra UHF 920 MHz), kan dårlig skjermet utstyr generere bredbåndsharmonikk.