天线部署与优化

天线部署是影响 RFID 系统性能的第一大因素 —— 比标签灵敏度或读写器功率更重要。一台价值 5,000 美元但天线部署不当的读写器，其表现会逊色于一台价值 500 美元但天线部署合理的读写器。目标是创建一个定义明确的读取区域（即能可靠读取标签的 3D 空间），同时尽量减少目标区域外的误读。

实际案例：在一次大型物流部署中，将月台门天线的高度从 2.5 米调整到 2.0 米，并向下倾斜 15°，使读取率从 87% 提高到 99.2%。微小的位置变化会产生巨大的性能差异，因为 RF 信号强度遵循平方反比定律——距离增加一倍意味着信号功率变为原来的 ¼。

天线极化决定了电磁波的方向。这是系统设计中最重要的决策之一，因为它直接决定了各种方向的标签是否可读。

读取区域是标签可以被可靠读取的 3D 空间。它的形状像一个从天线面延伸出来的圆锥体或波瓣，其尺寸由天线增益、阅读器 TX 功率和标签灵敏度决定。一个 9 dBic 的天线在 30 dBm 功率下，配合 NXP UCODE 9 标签（-22.1 dBm 灵敏度），可创建一个深约 8–10 米、远端宽约 3–4 米的读取区域。

近场与远场：UHF RFID 天线在两个区域工作。近场（920 MHz 时约 35 厘米以内）使用磁耦合进行极短距离、受控的读取——非常适合只需读取柜台上物品的 POS 工作站。远场（35 厘米以外）使用电磁传播，适用于大多数 RFID 应用。近场天线专门设计有受限的读取区域，用于单品级编码和销售点。

功率指南：33 dBm 用于最大范围（约 10 米，月台门）。30 dBm 用于标准范围（约 6–8 米，通用）。25 dBm 用于中等范围（约 3–5 米，传送带）。20 dBm 用于短距离（约 1–2 米，销售点）。15 dBm 用于近场（约 0.5 米，货架阅读器）。始终从较低功率开始，逐渐增加直到达到目标读取率——功率过大会导致误读。

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（电压驻波比）衡量功率从读写器传输到天线的效率。完美的匹配是 1:1（所有功率都被辐射）。任何高于 2:1 的值都意味着大量功率被反射回读写器，这会降低性能，并可能随着时间的推移损坏 PA 放大器。大多数商用 RFID 天线在工作频段内可实现 1.2–1.5:1 的 VSWR。

常见的 VSWR 问题：RF 电缆损坏或扭结（如果 VSWR 超过 2:1，请更换）。连接器类型错误（按规定使用 RP-TNC 或 SMA）。天线直接安装在金属表面且没有间隔物（使用 15mm+ 的支柱）。室外连接器进水（使用带护套的防水 RP-TNC）。电缆长度超过 10m 且未使用低损耗电缆（对于超过 5m 的布线，请使用 LMR-400 或同等电缆）。

务必验证整个工作频段内的 VSWR（越南为 920–925 MHz）。天线在 920 MHz 时可能显示出极佳的 1.2:1 VSWR，但在 925 MHz 时会降至 2.5:1 —— 这意味着一半的 FHSS 信道性能不佳。

大多数生产部署中每个读写器都会使用多个天线。Nextwaves 读写器支持多达 32 个天线端口。关键考虑因素：间距 —— 对于装卸门，通常间隔 1–2 米，波束重叠 15–20% 以实现完全覆盖。安装角度 —— 对于门户应用，向内倾斜 15–45°，以将读取区域集中在门口。天线排序 —— 读写器在天线之间自动切换，以防止重叠区域同时传输。

门户配置示例（装卸门）：安装 4 个天线 —— 门的两侧各 2 个，高度分别为 1.5m 和 2.5m，向内倾斜 30°。使用针对托盘面的线极化。对于快速移动的叉车，将读写器设置为 Session S2，Q=6。这使得包含 48–100 个贴标箱的标准托盘货物的读取率达到 99% 以上。

传送带隧道示例：在传送带周围以正方形排列安装 4 个圆极化天线 —— 顶部、底部、左侧、右侧。设置 Session S1 进行单次通过读取。功率设置为 25 dBm，以将读取区域限制在隧道内。这可以防止读取相邻传送带上的标签。

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

金属表面是仓库中排名第一的干扰源。它们反射 RF 信号，产生盲区和多径干扰。解决方案：将天线安装在非金属表面上，或使用距离金属结构 50mm+ 的支柱。调整天线方向，使主瓣不会直接撞击金属墙壁或货架。

水和液体会大量吸收 UHF 无线电波。天线和贴标托盘之间的一箱瓶装水可能会完全阻断读取。解决方案：调整天线位置，使 RF 路径避开液体容器，或增加 3–6 dB 的功率以补偿吸收损耗。

附近运行的其他读写器可能会造成干扰。密集读写器模式 (DRM) 和 FHSS 有所帮助，但其他措施包括：在相邻读写器之间配置不重叠的信道掩码，使用定向天线限制溢出，以及在中间件支持的情况下实施 TDMA 调度。

保持天线距离荧光灯（RF 噪声源）≥1m，距离 Wi-Fi 接入点 ≥2m。虽然 Wi-Fi 工作在 2.4/5 GHz（与 UHF 920 MHz 不同），但屏蔽不良的设备可能会产生宽带谐波。