امروزه با گسترش استفاده از فناوری RFID در صنایع مختلف از کشاورزی و تولید تا آموزش و بهداشت و درمان و بسیاری کاربرد های دیگر انواع مختلفی از آنتن ها، ریدر ها و تگ های RFID در ابعاد و فرکانس های کاری  مختلف تولید می شود.

انتخاب آنتن RFID مناسب کار پیچیده ای است ؛ زیرا آنتن های RFID دارای انواع مختلفی هستند و لازم است باتوجه به کاربرد مد نظر و شرایط محیط، بهترین آنتن را انتخاب کنید.

اما قبل از آن بهتر است درباره آنتن های RFID و انواع آن بیشتر بدانید. در این مقاله سعی شده درباره انواع آنتن های RFID و کاربرد هر کدام، همچنین پارامترهایی که در هنگام خرید آنتن RFID لازم است به آن ها توجه کنید از جمله توان آنتن توضیحاتی ارائه شود و به شما در انتخاب آنتن مناسب برای کاربرد مدنظرتان کمک کند.

آنتن RFID موجی را ارسال می کند که دارای خواص الکتریکی و مغناطیسی است و به عنوان موج الکترومغناطیسی شناخته می شود و براساس همین خواص الکترو مغناطیسی به چند دسته تقسیم می شود.

بر اساس نوع انتشار، انواع مختلف آنتن RFID وجود دارد:

آنتن RFID انتشار خطی

آنتن RFID انتشار دایروی

آنتن RFID  انتشار خطی (آنتن های دوقطبی) :

 موج الکترومغناطیسی به طور کامل در یک صفحه (عمودی یا افقی) در جهت انتشار سیگنال منتشر می شود. هرچند برد این نوع آنتن بیشتر از دو نوع دیگر است ولی به جهت تگ RFID حساس است و فقط در یک جهت توانایی شناسایی و خوانش تگ RFID را دارد.  زمانی که جهت تگ RFID مشخص و ثابت است، این نوع آنتن می تواند به صرفه ترین  انتخاب باشد.

  توجه شود که آنتن RFID و تگ RFID باید از نظر پلاریزاسیون مطابقت داشته باشند تا تگ به طور صحیح خوانده شود.

آنتنRFID انتشار دایروی :

در این نوع آنتن ها موج الکترومغناطیسی در دو صفحه منتشر می شود و یک اثر دایره ای ایجاد می کند که یک دور کامل در یک طول موج ایجاد می کند. از آنجایی که آنتن RFID به طور مداوم یک طول موج ساطع می کند، میدان چرخشی در نهایت هر تگ RFID را که در مسیر آن باشد پوشش می دهد و می تواند شناسایی کند.  

 در این نوع آنتن، نیاز نیست تگ RFID برای خوانش صحیح در جهت مشخصی باشد بنابراین زمانی که جهت برچسب مشخص نیست، بهتر است از این نوع آنتن RFID استفاده کنید، اما در مقایسه با یک آنتن پلاریزه خطی، مقداری توان از دست می دهید. پلاریزاسیون دایروی می تواند راستگرد یا چپگرد باشد، بنابراین دونوع RHCP و LHCP برای آنتن پلاریزه دایروی وجود دارد.

علاوه بر تقسیم بندی آنتن ها بر اساس نوع انتشار موج، مشخصه های فنی دیگری هستند که آنتن های RFID را از یکدیگر متمایز می کنند. توجه به هرکدام از آنها برای تعیین نوع آنتن مناسب ضروری است.

هر آنتن RFID از هر نوع خطی یا دایروی، مشخصات فنی خاصی دارد که با پارامتر هایی مشخص می شود از جمله توان، نسبت محوری،  VSWR، EL، AZ. برای شناخت ویژگی های یک آنتن و اینکه تشخیص دهیم برای کاربرد مد نظر ما مناسب است یا نه باید معنای این اعداد را بدانیم و بهتر تصمیم بگیریم.

از کجا بفهمیم یک آنتن RFID چقدر توان دارد؟

تفسیر مشخصات توان آنتن:

آنتن‌های RFID طوری تنظیم می‌شوند که فقط در محدوده باریکی از فرکانس‌های تعیین‌شده که سیستم های RFID مجاز هستند، سیگنال تولید کنند.

سیستم‌های RFID از دسی‌بل (dB) برای توصیف میزان تلفات کابل‌ها و توان خروجی برای تمام مشخصات و مقررات سخت‌افزاری آنتن RFID استفاده می‌کنند.

دسی بل یک نسبت است بین دو سطح توان سیگنال، این محاسبات اندازه گیری های مقیاس لگاریتمی هستند و از رابطه زیر محاسبه می شود.

dB=10*log (P2/P1)

از آنجاییکه دسی بل یک اندازه گیری لگاریتمی است و اعداد ساده ای را برای تغییرات در مقیاس بزرگ در توان سیگنال به دست می دهد. این بسیار مفید است زیرا می توانید به راحتی سود و زیان سیستم RFID را با جمع و تفریق اعداد کامل محاسبه کنید.

هنگامی که یک خوانشگر یا ریدر RFID را به آنتن RFID متصل می کنید، از کابل کواکسیال استفاده می کنید. بسته به کیفیت و طول کابل، مقدار مشخصی از توان بین ریدر و آنتن را از دست خواهید داد. کابل با کیفیت بالاتر (سر و صدای کم) میزان تلفات را کاهش می دهد و اجازه می دهد کابل مدت زمان طولانی تر کار کند و در عین حال حداکثر توان را از خوانشگر RFID به آنتن RFID می دهد.

افزایش 3 دسی بل روی آنتن برابر است با افزایش 2 برابری قدرت سیگنالی که از انتهای کابل متصل به آنتن می آید. به همین ترتیب، از دست دادن 3 دسی بل به معنای از دست دادن حدود 50 درصد از قدرت سیگنال است.

اتلاف 3 دسی بل با استفاده از پلاریزاسیون دایره ای معمولاً با افزایش حداقل 6 دسی بل در آنتن جبران می شود تا افزایش 2 برابری را بازگرداند.

افزایش 10 دسی بل روی آنتن برابر با 10 برابر افزایش قدرت سیگنال است و کاهش 10 دسی بل به این معنی است که 90 درصد از قدرت سیگنال را از دست می دهید.

افزایش 20 دسی بل برابر با 100 برابر افزایش است و افت 20 دسی بل معادل از دست دادن 99 درصد قدرت سیگنال شما است.

اندازه و بهره آنتن نیز متناسب است، بنابراین هر چه بهره بر حسب دسی بل روی آنتن بیشتر باشد، آنتن بزرگتر است!

به همین ترتیب آنتن کوچک برابر با بهره کمتر است.

AZ و EL درباره آنتن RFID چه اطلاعاتی به ما می دهند ؟

آنتن RFID موج را در دو بعد عمودی و افقی پخش می کند.

 پوشش میدانی موج و همچنین قدرت سیگنال به فرکانس موج بستگی دارد . در حالی که فرکانس بالاتر به معنای پوشش بیشتر موج است، همچنین به معنی قدرت کمتر سیگنال است.

آزیموت (AZ) صفحه تابش افقی موج آنتن است و از درجه هایی برای نشان دادن میزان عرض پرتو استفاده می کند.

Elevation (EL) صفحه تابش عمودی آنتن است و همچنین از درجه هایی برای نشان دادن میزان عرض پرتو در راستای عمود استفاده می کند

هر دو آنتن خطی و دایره ای می توانند درجات AZ و EL متفاوتی داشته باشند بنابراین بسته به نیاز شما الگوهای خوانش متفاوتی را ارائه می دهند.

هرچه این درجه ها بزرگتر باشند، منطقه خوانش موج گسترده تر و در نتیجه قدرت سیگنال موج کمتر می شود.

بهره آنتن RFID و عرض صفحه تابش به یکدیگر وابسته هستند و هر چه بهره بزرگتر باشد، صفحه تابش باریکتر است. در جایی که AZ و EL از نظر درجه یکسان نیستند، ضلع پهن تر صفحه باریک تر را کنترل می کند.

پوشش توان بین صفحات AZ و EL را سطح نسبت محوری می نامند و بر حسب دسی بل بیان می شود و مقدار تخریب بین حداکثر بهره (معمولاً در خط مرکزی) و صفحه AZ یا EL را نشان می دهد.

هنگامی که منطقه خوانشی که می‌خواهیم ایجاد کنیم را بشناسیم، می‌توانیم درجات پایه AZ و EL را محاسبه کنیم که می‌توانند منطقه مورد خوانش برچسب RFID ما را تشکیل دهند.

یک الگوی تابش آزیموت و ارتفاع خطی با کیفیت بالا می تواند به شکل زیر باشد:

در حالی که یک الگوی تابش آزیموت دایره ای و ارتفاع معمولی با کیفیت بالا می تواند به شکل زیر باشد:

VSWR یا نسبت موج ایستاده ولتاژ نیز یکی از نکات مهم در انتخاب آنتن است.

VSWR نسبت ولتاژ دامنه یک موج ایستاده در حالت حداکثری نسبت به موج مجاور در حالت حداقلی آن است.

 کافی است بگوییم که مقدار VSWR 1.2:1 بیانگر حداکثر دامنه موج ایستاده است که 1.2 برابر بیشتر از حداقل مقدار موج ایستاده است. به طور کلی هر چه نسبت به 1:1 کمتر باشد، توان انتقالی آنتن بازده بهتری دارد.

نسبت محوری:

نسبت محوری قطبش دایره ای آنتن RFID تعریف می شود – البته فقط برای آنتن دایره ای نه خطی. این نسبت بین حداکثر و حداقل بهره خطی است. آنتن‌های RFID با نسبت محوری پایین ، ظرفیت خوانش تگ های RFID بیشتری نسبت به آنتن RFID دیگری با نسبت محوری بالاتر دارند. بنابراین زمانی که نیاز به خوانش تگ های RFID بیشتری دارید، به دنبال نسبت های محوری پایین باشید.

اکنون که به درک اساسی انواع آنتن ها و معنای اعداد مشخص کننده آن ها و نسبت مشخصات با یکدیگر دست یافته اید، می توانید قبل از پیاده سازی سیستم RFID، آنچه را که برای به دست آوردن بازده خوب سیستم نیاز دارید، از پیش تعیین کنید.

 استفاده از یک آنتن در شرایط متفاوت، بازده خوبی ندارد و باید متناسب با شرایط مدنظر آنتن RFID مناسب انتخاب شود.

چیزی که هنگام پیاده‌سازی یک سیستم RFID باید درک کنید این است که هر انعکاس، پراش یا جذب، ناحیه خوانش و هر موج دیگری مانند تلفن همراه، خطوط برق، وای‌فای، موتورها، بازده سیستم را تغییر می‌دهد - تقریباً هر چیزی که موجی را منتشر می‌کند باعث کاهش قدرت سیگنال خواهد شد.

امیدواریم این اطلاعات به شما در درک آنتن های RFID کمک کند. ما همچنین می‌دانیم که این اطلاعات می‌تواند بسیار گیج‌کننده باشد، زیرا برای تعیین نیازهای آنتن شما موارد زیادی باید درنظر گرفته شود.

 گروه مهندسی ساروین در انتخاب آنتن به شما کمک می کند تا بازده سیستم RFID خاص خود را به حداکثر برسانید.

برای خرید انواع آنتن کلیک کنید.