Anteny RFID – jaką wybrać?

Jak wybrać antenę RFID?

Antena RFID pobiera energię z czytnika RFID i przesyła ją w postaci fali radiowej do znacznika RFID znajdującego się w jej zasięgu. Jeśli czytniki są mózgami systemu RFID to anteny są jego ramionami, ponieważ przekazują i odbierają informacje między tagiem RFID a czytnikiem. Anteny RFID zazwyczaj fizycznie wyglądają podobnie. To co je odróżnia od siebie to specyfikacja techniczna. Wybierając antenę należy wziąć pod uwagę kilka parametrów m.in: zakres częstotliwości, wzmocnienie, kąt otwarcia/szerokość wiązki (beamwidth) oraz polaryzację.

Zakres częstotliwości

W każdym kraju obowiązują odpowiednie przepisy określające zakresy dopuszczalnych częstotliwości transmisji UHF RFID. Trzy najbardziej rozpowszechnione zakresy częstotliwości dla anten UHF RFID to:

  • 865-868 MHz (EU / ETSI,
  • 902-928 MHz (US / FCC),
  • 860-960 MHz (globalny).

Wybierając antenę RFID, należy wybrać zakres częstotliwości odpowiedni dla regionu, w którym będzie ona działała.

Wzmocnienie i kąt otwarcia

Wzmocnienie i kąt otwarcia zwany również szerokością wiązki lub z angielskiego beamwidth są mocno powiązane ze sobą. Im większe wzmocnienie (zysk) tym węższa jest fala radiowa, co równa się węższemu obszarowi pokrycia, ale z kolei wiązka ta dociera na większą odległość. Reasumując wzmocnienie wpływa na szerokość naszej fali. Im wyższe wzmocnienie tym bardziej nasza fala jest skupiona. Najłatwiej jest to sobie wyobrazić za pomocą mocniejszej i słabszej wiązki latarki gdzie analogia jest podobna. Dobór idealnej anteny zależy od rozwiązania. Jeśli mamy wiele tagów w niedużej odległości to prawdopodobnie lepiej będzie dobrać antenę o niedużym wzmocnieniu i większej szerokości wiązki.

Polaryzacja

Większość anten RFID UHF jest spolaryzowana liniowo lub kołowo. Oznacza to, że anteny spolaryzowane liniowo wysyłają fale RF w jednej płaszczyźnie, poziomo lub pionowo. Anteny spolaryzowane kołowo (dookólnie) wysyłają fale ruchem okrężnym w kierunku zgodnym lub przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Mamy wtedy do czynienia z polaryzacją kołową prawoskrętną (RHCP) lub polaryzacją kołową lewoskrętną (LHCP). Gdy mamy konfigurację kilku anten, gdzie są one skierowane do siebie, ważne jest by wiedzieć czy są to anteny LHCP czy RHCP. Anteny kołowe o tej samej polaryzacji mogą nałożyć się na siebie. Zastosowanie anten o odwrotnej polaryzacji kołowej pozwoli stworzyć skuteczniejszą strefę odczytu.

Polaryzacja kołowa a polaryzacja liniowa: która antena jest właściwa?

Wybór pomiędzy kołowymi antenami polaryzacyjnymi i liniowymi antenami polaryzacyjnymi może znacząco wpłynąć na rozwiązanie RFID.

Liniowa polaryzacja występuje, gdy fale elektromagnetyczne emitowane są na jednej płaszczyźnie (pionowej lub poziomej). Anten o polaryzacji liniowej najlepiej używać w momencie gdy wszystkie tagi RFID mamy ułożone w tej samej orientacji i na tej samej wysokości. Ze względu na skoncentrowaną emisję, anteny liniowe mają zazwyczaj większy zasięg odczytu niż anteny dookólne o tym samym wzmocnieniu.

Anteny dookólne są lepsze w rowiązaniach gdzie nie jesteśmy w stanie przewidzieć położenia i orientacji znacznika RFID. Emitują one fale przypominające ruch korkociągu w dwóch płaszczyznach. Ponieważ anteny dookólne tracą swoją moc na dwie płaszczyzny to ich zasięg odczytu jest krótszy w porównaniu do anten liniowych.

Przy podejmowaniu decyzji, jaki rodzaj anteny zastosować w systemie RFID, kluczowe znaczenie ma poznanie sposobu działania tych anten oraz sposobu orientacji tagów RFID w odniesieniu do anten.

Rodzaje anten RFID

Małe i duże anteny RFID

Anteny występują w różnych rozmiarach poczynając od wielkości telefonu komórkowego, a kończąc na wielkości telewizora. Różnica w wielkości wskazuje zazwyczaj na zasięg odczytu. Im większa antena tym większe wzmocnienie, dłuższy zasięg odczytu i na odwrót. Miejsce instalacji może mieć wpływ na wybór anteny. Niektóre miejsca instalacji nie pozwolą na montaż dużej anteny ze względu na ograniczenia co do dostępności miejsca lub choćby estetykę wnętrza.

Wewnętrzne i zewnętrzne anteny RFID

Ponieważ rozwiązania RFID mogą być wdrażane w niemal każdym środowisku, elementy systemu mogą być zaprojektowane do pracy w warunkach występowania wody i pyłu. Wszystkie urządzenia elektroniczne mają stopień ochrony przed wnikaniem kurzu i wody zgodnie z amerykańską normą IEC 60529 i brytyjską normą EN 60529 w zakresie od IP 00 do IP 69. Decydując czy antena ma pracować wewnątrz lub na zewnątrz pod uwagę należy wziąć też temperaturę pracy. Anteny mają podane zakresy temperatur, w których pracują stabilnie. Poza tym zakresem antena może działać wolno lub całkowicie przestać reagować.

Zintegrowane i niezintegrowane anteny RFID

Anteny mogą być zintegrowane w jednej obudowie wraz z czytnikiem RFID i zakupione jako jedno urządzenie lub pracować oddzielnie. Urządzenia zintegrowane pozwalają zaoszczędzić miejsce i zbudować bardziej mobilny system, bez martwienia się o okablowanie. Takie rozwiązanie może być optymalne dla rozwiązań w handlu, ponieważ jest zwykle niewielkie, łatwe w użyciu i bardziej atrakcyjne wizualnie niż dwa nieporęczne urządzenia zewnętrzne. Z drugiej strony, anteny zewnętrzne zapewniają znacznie więcej możliwości konfiguracji i elastyczność w ramach różnych zastosowań.

Udostępnij ten artykuł