Абстрактный
В белой книге обсуждаются основные параметры антенн UHF RFID и то, как они влияют на работу. Она может помочь вам выбрать правильную антенну UHF RFID шаг за шагом, чтобы она соответствовала вашему приложению.

Что такое UHF RFID и как это работает
Сверхвысокая частота (UHF) — это обозначение МСЭ для радиочастот в диапазоне от 300 мегагерц (МГц) до 3 гигагерц (ГГц). Длины волн, соответствующие этим предельным частотам, составляют 1 метр и 10 сантиметров.

RFID означает радиочастотную идентификацию, которая широко используется для автоматической идентификации и отслеживания объектов с помощью прикрепленных меток. Она использует электромагнитные волны для считывания и извлечения информации, хранящейся в чипе меток.

Обычно типичная система UHF RFID в основном состоит из трех частей: фиксированного считывателя RFID, антенны UHF RFID и пассивной метки RFID. Считыватель используется для приема и отправки радиочастотного сигнала на антенну/с антенны, декодирует и интерпретирует данные в метке. В то время как антенна принимает радиоволны, генерируемые меткой, и отправляет их считывателю, который декодирует волны в виде цифровой информации. Чип метки содержит память, в которой хранится электронный код продукта (EPC) и другая переменная информация, чтобы ее можно было считывать и отслеживать с помощью считывателей RFID в любое время и в любом месте.

Как выбрать диапазон частот антенн UHF RFID
Основные диапазоны частот включают 433 МГц, 865–868 МГц, 902–928 МГц, а также 860–960 МГц для системы UHF RFID.

Как всем известно, из-за региональных правил диапазоны частот для UHF RFID немного различаются для США, Европы и других регионов по всему миру. Большинство антенн UHF RFID имеют диапазон от 860 до 960 МГц. В то время как два основных общих рабочих диапазона частот - это FCC (Федеральная комиссия по связи) и ETSI (Европейский институт стандартов в области телекоммуникаций). FCC работает на частоте 902-928 МГц, а ETSI работает на частоте 865-868 МГц. Большинство регионов и стран следуют одному из этих стандартов в отрасли в остальном мире.

Каков точный диапазон считывания антенн UHF RFID?
С пассивной системой UHF RFID очень сложно точно измерить дальность считывания. Она существенно зависит от чувствительности RFID IC (интегральной схемы), уровня выходной мощности RF считывателя и коэффициента усиления антенны. Технически, чем выше мощность, тем дальше дальность считывания и наоборот. Кроме того, чем чувствительнее IC, тем дальше дальность считывания. Предположим, что это постоянно для чувствительности IC и уровня выходной мощности, однако дальность считывания имеет решающее значение с коэффициентом усиления антенны. Чем выше коэффициент усиления, тем дальше дальность считывания и наоборот.

Более того, существует несколько факторов, которые оказывают существенное влияние на дальность считывания, например, длина кабеля, факторы окружающей среды и т. д. Чтобы свести к минимуму этот эффект, необходимо провести различные виды испытаний на помехи, чтобы обеспечить соответствие системе UHF RFID.

В Weibonuo Technologies мы предлагаем широкий ассортимент антенн UHF RFID. Диапазон считывания составляет от 5 футов до 50 футов (15 м) или выше в зависимости от нормальной выходной мощности ≤1 Вт (30 дБм). Обычно диапазон считывания антенны RFID с круговой поляризацией 8 дБи составляет около 6 м, а для антенны RFID с линейной поляризацией 12 дБи — 12–15 м. Кроме того, диапазон считывания линейной антенны немного больше, чем у круговой антенны при том же усилении и размере.

Как выбрать коэффициент усиления антенны UHF RFID
Коэффициент усиления определяет отношение мощности, генерируемой антенной, к излучению большей или меньшей в любом направлении по сравнению с гипотетической изотропной антенной без потерь. Он имеет существенное отношение к диапазону считывания и ширине луча половинной мощности. Чем выше коэффициент усиления, тем больше диапазон и уже ширина луча или наоборот. Более того, коэффициент усиления антенны в основном зависит от размера антенны. Чем больше размер, тем выше коэффициент усиления и наоборот.

Радиочастотный сигнал всегда теряется при прохождении через кабели и разъемы. Чем длиннее антенный кабель или косичка, тем больше потеря сигнала. Для компенсации этих потерь и соответствия требуемому диапазону считывания необходимо большее усиление антенны. Вообще говоря, диапазон радиочастот будет уменьшаться вдвое при каждой потере сигнала на 6 дБ. Потерянный сигнал должен быть компенсирован выбором надлежащего усиления антенны. Если необходимо большее усиление, выберите антенну с большим усилением в зависимости от требований вашей системы. Ниже показаны потери сигнала в кабелях и соединениях.

Значение потери сигнала составляет около -5,6 дБ с 50-футовой (15,2 м) LMR195 и -2,0 дБ с 50-футовой LMR400 для антенны RFID 866/915 МГц. Это 0,5 дБ как для разъемов N-типа, так и для серии RP-SMA для антенн RFID 866/915 МГц. Более низкая стоимость, большая дальность. Более высокие потери, меньшая дальность.

В Weibonuo Technologies есть три общие серии антенн UHF RFID. Одна из них — серия с низким коэффициентом усиления (5/6 дБи), другая — серия со средним коэффициентом усиления (8/9 дБи) и последняя — серия с высоким коэффициентом усиления (11/12 дБи). Однако некоторые специальные антенны могут достигать 15 дБи с ультраузкой шириной луча. Выберите подходящий коэффициент усиления антенны в зависимости от формы вашей зоны опроса и потребностей в покрытии.

Как выбрать поляризацию антенны UHF RFID
Обычно наиболее распространенными формами поляризации являются линейная поляризация и круговая поляризация для антенн UHF RFID. Существует две формы линейной полярности. Одна из них вертикальная, где электрическое поле перпендикулярно поверхности Земли. Другая — горизонтальная, где электрическое поле параллельно поверхности Земли. В то время как существует два направления распространения, которые идут с круговой поляризацией: правосторонняя круговая поляризация (RHCP), которая следует по часовой стрелке, и левосторонняя круговая поляризация (LHCP), которая следует против часовой стрелки. В большинстве случаев RHCP более широко используется для широкого спектра приложений.

С технической точки зрения поляризация антенны UHF RFID должна соответствовать ориентации размещенной метки. Линейно-поляризованная антенна должна использоваться, если метки должны считываться в одной плоскости и быть выровнены с плоскостью антенны. Другими словами, поляризация антенны должна быть горизонтальной/вертикальной, если идентифицированная метка ориентирована горизонтально/вертикально. В большинстве случаев круговая поляризованная антенна должна использоваться, если ориентация метки не является надежной или последовательной.

По этой причине круговая поляризация имеет ряд преимуществ по сравнению с линейной поляризацией для антенн UHF RFID.

Во-первых, эффект Фарадея касается взаимодействия между светом и магнитными полями. Он влияет на линейные, но не круговые поляризованные сигналы, и эффекты более выражены на более низких частотах. Во-вторых, круговая поляризация более устойчива к ухудшению сигнала из-за атмосферных условий. В-третьих, гораздо проще и быстрее установить антенну круговой поляризации, поскольку линейно-поляризованная антенна должна быть направлена в точном правильном направлении. Наконец, антенна круговой поляризации намного надежнее, поскольку существует низкий риск смещения и столкновения с помехами.

Как выбрать тип разъема/порта для антенн UHF RFID
Это зависит от интерфейса считывателя UHF. Обычно для антенн UHF RFID есть три общих семейства разъемов ниже. Одно из них — серия N, которая включает N-female и N-male. Второе — семейства SMA, которые включают SMA-female, SMA-male, RP SMA-female и RP SMA-male. Последнее — семейства TNC, которые состоят из TNC female, TNC male, RP TNC Plug и RP TNC Jack.

N-тип



Тип SMA



РП ТНК



Как подключить антенны UHF RFID к считывателю
Обычно существует два распространенных способа интерфейса подключения антенны UHF RFID. Один из них закреплен на задней пластине с помощью фланцевых разъемов, которые можно установить на пластине. Другой — с помощью коаксиального кабеля определенной длины, который выходит из задней пластины антенны или сбоку обтекателя антенны. Для первого типа необходим соединительный кабель/кабель-перемычка, поскольку необходимо подключить и считыватель, и антенну. Обычно соединительный кабель включает в себя два разъема и кабель определенной длины. Один конец подключается к считывателю, а другой — к антенне. В большинстве случаев настоятельно рекомендуется использовать кабель с низкими потерями серии LMR, такой как LMR195/LMR240/LMR400.



Нет необходимости во втором, так как длина коаксиального кабеля может быть настроена. Рекомендуемые модели кабелей — серии RG, xD-FB и SYV и т. д.

Как выбрать монтажный кронштейн для антенн UHF RFID
Тип крепления зависит от конкретных применений. Однако есть два наиболее распространенных варианта крепления. Один из них — настенное крепление для внутреннего применения, а другой — крепление на мачте/столбе для наружного применения. Монтажные принадлежности для настенного крепления довольно просты. Обычно они включают в себя следующие монтажные винты.



Что касается крепления на мачту/столб, в компании Weibonuo Technologies представлен широкий ассортимент монтажных кронштейнов для различных видов антенн и столбов.

Во-первых, наиболее распространенный стиль — это легкий, который включает в себя один кронштейн L, два болта U и зажима, а также винты и шайбы из нержавеющей стали 304. Он широко используется для антенн UHF RFID с низким и средним коэффициентом усиления. Однако он не регулируется, за исключением подъема и опускания.



Во-вторых, это прочный стиль, состоящий из четырех частей, все из литого алюминия. Чрезвычайно прочная конструкция особенно подходит для промышленного применения. Обычно она используется для антенн UHF RFID с большим усилением, например, 12 дБи или 15 дБи.



Наконец, это универсальный монтажный кронштейн, который подходит для большинства антенн UHF RFID и вариантов монтажа, включая крепление на мачте и настенное крепление. Его легко монтировать с помощью регулируемого зажима UDLR (вверх, вниз, влево и вправо) и наклонов. Нет ограничений на диаметр монтажной мачты/столба. Он варьируется от 38 мм до 100 мм или больше с дополнительными регулируемыми зажимами из нержавеющей стали 304.



Более того, иногда монтажные кронштейны не нужны, поскольку антенну можно встроить в корпус. В этом случае нет необходимости использовать какой-либо монтажный кронштейн вообще.

Как выбрать прочность антенн UHF RFID
При наружном применении работа антенн UHF RFID в основном зависит от материалов и степени защиты IP, которая существенно различается в зависимости от среды.

Например, обтекатель антенны должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать удары высокоскоростных камней при установке на рельсы. В этом случае ключевым моментом является материал и толщина обтекателя антенны. Для экономии средств стекловолокно широко используется для обтекателя UHF RFID в суровых условиях, таких как экстремально холодная или жаркая погода. В дождливых районах рейтинг IP должен быть не ниже IP65 для антенны RFID. В прибрежных условиях необходимо учитывать максимальную скорость ветра и срок службы.

В Weibonuo Technologies представлен широкий ассортимент антенн UHF RFID с различными конструкциями, материалами и рейтингами IP, которые могут подходить для различных условий и эксплуатации в любую погоду. Обычные материалы обтекателя варьируются от стекловолокна, UV-ABS до PC, а также ASA. Рейтинг IP включает IP54, IP55, IP65 и IP67 как для внутреннего, так и для наружного применения. Фактически, их можно настраивать в конкретных приложениях для эксплуатации в любую погоду.

10 предупреждающих советов по установке антенн UHF RFID.
1. При некоторых условиях эта антенна может не предотвратить поражение электрическим током. Пользователи должны держать антенну подальше от любых воздушных проводов. Если антенна касается линии электропередач, любая первоначальная защита может выйти из строя в любой момент. ЕСЛИ АНТЕННА БЛИЗКО К ЛЮБЫМ ВОЗДУШНЫМ ПРОВОДАМ, НЕМЕДЛЕННО ОТПУСТИТЕ ИХ, ДЕРЖИТЕСЬ ПОДАЛЬШЕ И ПОЗВОНИТЕ В КОММУНАЛЬНУЮ КОМПАНИЮ.

2. ЭТА АНТЕННА ПРЕДНАЗНАЧЕНА ДЛЯ УСТАНОВКИ ТОЛЬКО ОБУЧЕННЫМ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫМ УСТАНОВЩИКОМ. Выберите безопасное место для установки антенны.

3. Расстояние между любыми линиями электропередач и местом установки должно быть не менее полутора высот антенны и мачты. Сделайте расстояние еще больше, если это вообще возможно. Поскольку все воздушные линии электропередач выглядят примерно одинаково, считайте их все опасными и держитесь от них подальше.

4. НИКОГДА не работайте в одиночку; всегда держите рядом кого-то, кто может позвать на помощь.

5. Проверьте погодные условия. Убедитесь, что местность не скользкая, и что на день установки антенны не прогнозируется дождь или гроза.

6. Ветер может сдуть антенну на близлежащую линию электропередач. Не устанавливайте, не настраивайте и не перемещайте антенны при умеренном или сильном ветре.

7. Если вам необходимо использовать лестницу, убедитесь, что она сделана из непроводящего (неметаллического) материала.

8. Если антенна или любая ее часть, например провод или мачта, соприкасается с проводами питания, НЕ ПРИКАСАЙТЕСЬ К НЕЙ И НЕ ПЫТАЙТЕСЬ ПЕРЕМЕЩАТЬ ЕЕ. Обратитесь за помощью в энергетическую компанию.

9. Антенны, неправильно установленные или установленные на неподходящей конструкции, подвержены повреждениям от ветра, которые могут быть очень серьезными или даже опасными для жизни. Убедитесь, что установка правильно заземлена в соответствии с Национальным электротехническим кодексом. Убедитесь, что антенна надежно закреплена и структурно прочна, чтобы выдерживать все нагрузки (вес, ветер и лед), а также надежно герметизирована от утечек.

10. Защитите соединение антенны с помощью подходящей вулканизирующейся прорезиненной ленты.