介绍

简而言之，RFID天线从RFID读取器获取能量，并以射频波的形式传输到附近的RFID标签。如果说RFID读写器是RFID系统的“大脑”，那么RFID天线就是机械臂，因为它们实际上会向标签发射射频波。

除了发射，天线还接收标签发送的信息，以便读取器解码。虽然天线通常被描述为RFID系统中的“普通设备”，但天线有许多不同类型，每种都有其独特的特点，这使得选择合适的天线极为重要。

在为特定应用选择RFID天线之前，请参考以下关于天线类型和选项的信息，以便做出正确的选择。

RFID天线尺寸

RFID天线的尺寸从比标准手机小到像电视一样大不等。尺寸差异通常反映了读取距离——天线越大，增益越高，读取距离越长，反之亦然。然而，有些天线是为特定应用设计的例外;其中一个例子是大型Impinj护墙天线。斯科天线专为严格控制的读区设计，增益仅为6 dbi，因为它设计用于安装在另一护墙对面，以形成一个小而精准的读区。

尺寸限制也可能影响决策过程，因为某些应用在天线放置区域内空间有限。某些环境，比如零售店，可能没有空间放置笨重的15 x 15英寸天线，而且这种天线在美观上也无法安装。小型天线最适合项目级读写，以及需要较小读区的应用，如传送带读取和人员访问控制应用。

主要要点：天线的尺寸应取决于应用环境中可用的空间。还要记住，天线越小，读距越短。

RFID天线：室内或室外

由于RFID应用几乎可以在任何环境中实施，因此必须对RFID系统的每个部分进行审查或测试，以确保其对防水和灰尘的入侵保护。正如大多数个人手机不适合在户外暴雨中使用一样，大多数RFID技术也不是。所有电子设备均根据美国IEC标准60529和英国标准EN 60529（IP 00至IP 69）进行防尘和防水的防护等级。

IP评级的首位数字可为0至6，描述对固体（如物体或灰尘）的防护水平。零表示完全不防护固体物体，六表示设备完全免受尘埃侵害。IP等级的第二位数字可为0至9，表示对液体的防护等级。零表示完全不受任何液体保护，9表示防止持续浸泡在制造商认为对产品安全的液体中。IP69 是存在的，描述的产品完全免受灰尘和高压液体保护，是唯一以九结尾的 IP 等级。

天线的工作温度范围不仅对极端温度应用很重要;还应检查是否适用于户外或非气候控制的室内应用。所有RFID设备都有必须严格遵守的工作温度范围，否则设备可能会工作迟缓、停止工作，或对超出规定范围的温度产生不良反应。

对于极端温度应用和/或低IP等级设备，存在一些“变通方案”——例如防风雨箱和温控箱。

主要要点：户外、非气候控制室内及极端温度应用需要高IP等级和/或宽广工作温度范围的天线。

RFID天线形式

RFID天线可以作为一个设备集成在读卡器中，也可以单独购买作为外部硬件。集成读卡器和天线可以节省空间，并让系统更灵活，无需担心长线缆。集成式阅读天线也非常适合零售或桌面应用，因为它们通常体积小巧、易用，且比两个笨重的外部设备更具视觉吸引力。而外部天线则为任何特定应用提供了更多选择和灵活性。

主要要点：在购买读卡器或天线之前，请确定该应用是否足够小或面向客户，是否需要集成的读卡器和天线。

RFID天线频率范围

就像RFID读卡器和标签一样，RFID天线设计用于特定频率范围内。如果没有调谐到特定频率范围，天线就无法从读片器或标签处传输或接收信息。大多数RFID天线属于以下工作区域之一：

中国（840 ~ 844 MHz 和 920 ~ 925 MHz）

美国或FCC（902 – 928 MHz）

EU 或 ETSI（865 – 868 MHz）

全球频段（860 – 960 MHz）

全球运营区域是一个很好的“包罗万象”应用，适用于在多个国家运行的应用，或将在美国和欧洲同时测试的应用。否则，最好选择频率范围较窄的天线;这样做会带来更好的性能，在其他条件相同的情况下，读取范围会更长。值得注意的是，任何系统内所有协同工作的RFID设备必须调谐到相同的频率范围，才能成功通信。

为了决定适合应用的频率或工作区域，请仔细检查GS1提供的频率指南，确保RFID系统的所有部分（标签、读卡器和天线）在其运行国家内均符合规定。

主要要点：如果系统运行地点不是美国或欧洲，请仔细查看各国具体法规的频率指南。如果没有具体规定，全球频段天线是一个不错的备选方案。

RFID能量流向RFID天线

能量通过RFID系统的方式是理解RFID天线及其作用的关键。

能量通过电源线或以太网连接进入RFID读卡器，并被引导通过RFID读卡器，从一个天线端口流出，进入RFID电缆的中心引脚。然后，电流沿电缆长度传输，根据电缆的长度和绝缘等级，电缆损耗会损失少量能量。能量随后通过对侧中心针脚，经过位于接地板上的中心天线连接处，进入辐射元件。然后以射频波的形式向范围内的RFID标签辐射。

射频波的大小和面积取决于天线的增益和波束宽度，以及天线内部元件的大小，如接地板和辐射板。每个天线都由不同元件组成，因此每个天线在某些方面都会以不同的方式辐射波。

这些波被RFID标签的天线接收，发送到集成芯片，并用EPC或TID编号等相关信息进行调制。标签随后利用剩余能量将射频波反向散射回天线。这些信息随后通过天线和电缆回传，并在RFID读取器中解码。

圆形或线性

由于RFID天线发射并接收射频波，极化是选择RFID天线时需要考虑的重要因素。偏振适用于波，基本上是波振荡的几何方向。射频波通常以单一方向振荡，可以描述为线性，或以旋转模式振荡，可以描述为圆形。下面是一个示意图，展示了线性辐射波和圆辐射波之间的区别。

对于RFID应用来说，这点很重要，关键在于波的辐射和与RFID标签天线的对齐方式。圆极化天线非常适合标记物品位置未知或角度高度不同的情况下。由于字段会旋转，这让被标记物品的位置不确定性增加（例如，通过码头门门户读取托盘箱上的标签）。线极化天线在标签角度和高度上灵活性较差。如果线极化天线在水平面上发射波，接收标签也应水平且高度一致（例如铁路车厢上的读取标签）。同样的原理也适用于在垂直平面上辐射波的线极化天线。

存在两种类型的圆极化天线，其区别在于旋转方式：右旋圆极化（RHCP）天线逆时针旋转，左旋圆极化天线（LHCP）顺时针旋转。只有在小范围内有两个RFID系统和两个独立RFID读卡器时，LHCP和RHCP的选择才有意义。如果两个RHCP天线在两个独立系统中相对，波可能会碰撞，导致中间形成一个大空区，无法读取标签。在这种情况下，当面对这些问题时，选择一个LHCP和一个RHCP，以打造最佳射频环境非常重要。

主要要点：选择线极化天线还是圆极化天线取决于应用环境以及标记物体如何通过特定天线。如果标签保持恒定的高度和方向，线性天线效果不错;如果高度和角度不确定，圆极化天线更好。有疑问时，选择圆极化天线。

RFID天线的范围——远场或近场

从用户角度看，RFID天线最重要的特性通常是读取距离——即射频波在几何场中辐射的距离。多种因素决定了RFID天线产生的读取距离，如读写器发射功率、电缆损耗程度、耦合技术、天线增益和天线波束宽度。

任何RFID天线的一个关键方面是它是远场天线还是近场天线。两者的区别在于它们与RFID标签的通信方式。

近场RFID天线通常通过磁耦合或感应耦合与标签在附近时通信。近场天线通常最多只能读取一英尺远的信号，因为它们的磁场和标签天线的磁场必须足够接近，才能发送和接收信息。

远场天线利用后向散射进行通信。背散射是一种通信方法，天线向标签发送能量，标签为集成电路（IC）供电。IC随后调制信息，并利用剩余能量将其反馈回去。远场天线在最佳环境下可与被动RFID标签通信，距离可达30英尺或更远。

长读段并不总是最优的。在空间有限的应用中，较大的读取范围可能会带来问题，因为一次读取过多标签（即“离线”标签读），而不是单个特定标签或一组标签。

主要要点：确定标记物体距离天线的距离，以确定远场天线还是近场天线更适合应用。需要近距离读取的应用通常会受益于近场天线。

什么是RFID天线增益？

天线增益以分贝（dB）表示，是两功率比的对数单位。增益可以用几种不同的单位表示，比如dB、dBi、dBd、dBm或dBW，这使得定义变得稍微复杂一些。所传递单位（dB、dBi等）的差异解释了测量的两个比率。天线增益无法在两种不同的单位中进行充分比较。

dB——天线的功率输出与输入天线的功率相对于。

dBm——天线功率输出，测量为1毫瓦功率

dBW——天线的功率输出与1瓦功率相比。

dBi–天线增益以dbi表示，基本上是测量产生特定电磁波场所需的功率，与“完美”（无损耗、各向同性）天线产生相同场的能力进行比较。（dBi = dBd + 2.15）

dBd——天线功率输出与半波偶极天线增益相比测量。

主要要点：确定满足应用需求所需的阅读范围。相应地考虑天线增益，并且一定要比较天线增益与相同单位的差异。

RFID天线的波束：宽或窄

波束宽度与增益密切相关，正如其名——波束或射频场的宽度。存在两个场——方位角场和仰角场——它们各自有一个波束宽度，这对于理解射频波将被指向哪里至关重要。线性极化天线在一个场的波束宽度相对较小，而根据增益不同，在另一个场的波束宽度介于30度到360度之间。大多数线性天线的规格标注仰角和方位波束宽度相同，因为天线可以物理旋转90度以显示相反的波束宽度。

一般来说，增益越高，波束宽度越小。大多数用户必须决定对他们的应用更重要，是更长的读段长度但宽度较小，还是更短的读长和更宽的射频场。以下是一些示例。

二维和三维辐射图是制造商提供的示意图，是天线产生的射频场的“地图”。这些地图对于选择特定应用天线非常有帮助。二维辐射图会有两张图像——一张是水平面或方位面，另一张是垂直面或仰角面。三维辐射图提供了两个场中精确光束图案的三维映射图像。

主要要点：宽波束天线通常增益较低，且覆盖的面积更大，无论是垂直还是水平（或两者兼有）;而窄波束宽度通常增益更高，读数更远，但覆盖面积更小。

RFID天线的发射方向是什么？

指向性与增益和波束宽度密切相关，定义为天线在特定方向聚焦以发射或接收能量的能力。关于指向性，存在两种不同类型的天线：定向天线和全向天线。定向天线顾名思义，具有集中的光束向一个方向。无论波束宽度是25度还是75度，定向天线都会将增益聚焦到特定方向以接收标签读数。

全向天线在一个平面内提供广泛的覆盖范围。与定向天线产生的锥形覆盖波束不同，全向天线通常覆盖整个平面。它们的三维辐射图样看起来类似甜甜圈，因为它们通常在一个平面上覆盖360度，在相反的场中覆盖约20到65度。这些天线适用于能看到所有标记物体处于相同高度的环境中，但天线可能以不同角度通过。不幸的是，由于这些天线必须覆盖如此大的平面，其增益通常为低到低中频。

主要要点：定向天线单向读取并产生锥形磁场，而全向天线则在单一平面上360度读取。

工作表：如何选择RFID天线

阅读上述信息后，选择最适合您应用需求的天线特性。圈出这些选项可以缩小可能的天线选择范围，最终帮助你确定哪些天线适合你。

如果您对RFID是否适合您的应用，或对RFID天线有任何进一步疑问，欢迎随时联系我们。