Введение
Технология RFID или радиочастотной идентификации является одной из ведущих технологий в индустрии беспроводных со1TP14Туникаций и IoT. Цель данной статьи - дать краткое представление о принципе работы антенн RFID, которые можно считать наиболее важным компонентом в системе RFID. Вначале дается краткое введение в систему RFID, чтобы понять, что такое RFID-система. Затем дается краткая справка о RFID-антеннах с описанием различных типов RFID-антенн и принципов их работы. Кроме того, обсуждаются различные области применения RFID-антенн, а также их преимущества и недостатки. Наконец, в статье также обсуждаются будущие тенденции развития антенн RFID. Эта статья послужит кратким руководством для выбора лучшей RFID-антенны для вашего приложения.
Понимание технологии RFID
Сначала мы подробно рассмотрим технологию RFID. Радиочастотная технология - один из старейших методов беспроводной связи в современную эпоху. Тем не менее, она по-прежнему является одной из самых распространенных технологий в современной беспроводной связи. RFID подразумевает использование радиочастот для связи в ближней зоне. Типичная система RFID состоит из считывателя и метки. RFID-считыватель отвечает за считывание сообщений с метки. Помимо считывателя и метки, антенна RFID является еще одним важным и критическим компонентом, который отвечает за передачу и прием радиочастотной информации. В системе RFID метка хранит информацию, которая должна быть передана считывающему устройству. Считыватель отвечает за прием любой информации, передаваемой через пользователя или идентификатор.
Что такое антенна RFID?
RFID-антенны отвечают за преобразование сигнала пользователя RFID в радиочастотный сигнал, а также за прием и преобразование сигнала обратно в сигнал пользователя RFID. Однако в некоторых приложениях RFID-антенны также используются в качестве альтернативы RFID-считывателям. Но в отличие от считывателей, антенны RFID являются пассивными устройствами, требующими дополнительного источника питания при отсутствии считывателя в системе RFID.
Существуют различные типы антенн RFID в зависимости от многих аспектов. К наиболее распространенным типам антенн RFID относятся,
- Активная RFID-антенна: такие антенны оснащены считывателем, который обеспечивает питание для работы антенного элемента.
- Пассивная RFID-антенна: эти антенны работают за счет энергии передаваемого сигнала. Эта энергия генерируется благодаря эффектам электромагнитного поля, создаваемого вблизи антенны.
Помимо этих двух типов антенн, существуют полупассивные RFID-антенны, которые используют дополнительный источник питания.
Помимо этой классификации RFID-антенн, они также подразделяются на следующие категории,
- Панельные антенны - эти антенны являются наиболее широко используемыми антеннами RFID. Они используются в таких приложениях, как отслеживание активов и управление цепочками поставок.
- Портальные антенны - эти портальные антенны обеспечивают шлюз для сбора данных RFID-метки во время ее перемещения через шлюз. Эти антенны используются при инвентаризации, проверке документов и возвратных транзитных товаров.
- Антенны для полок - эти антенны предназначены для считывания RFID-меток, установленных сверху или прямо над ними. Такие антенны широко используются в супермаркетах и других предприятиях розничной торговли.
- Наземные антенны - эти антенны размещаются на земле, где человек/оборудование, закрепленное на RFID-метке, может пронестись над ними для передачи данных. Эти антенны используются в таких приложениях, как отслеживание активов на складах и системы контроля посещаемости.
- Настольные антенны - так называется широкий спектр антенн RFID, которые работают на коротких расстояниях в диапазоне от 3 до 5 дюймов. Эти антенны используются в библиотечных системах контроля, системах документирования файлов и в торговых точках (POS).
Кроме того, помимо этих классификаций антенн, RFID-антенны также подразделяются по диапазону рабочих частот, таких как UHF, VHF и микроволны.
Последний тип классификации антенн RFID включает в себя классификацию антенн RFID на основе их поляризации и диапазона работы. К таким антеннам относятся следующие:
- Линейно-поляризованные антенны RFID: Эти антенны обеспечивают линейно поляризованное покрытие и значительную дальность считывания. Эти антенны в основном подходят для приложений с неподвижными целями
- Антенны RFID с круговой поляризацией: Эти антенны обеспечивают круговое поляризованное покрытие с минимальной дальностью считывания. Эти антенны идеально подходят для приложений с движущимися объектами.
- Антенны ближнего поля: Эти антенны имеют сильное магнитное поле на длине волны частоты работы.
- Антенны дальнего поля: Эти антенны имеют сильное магнитное поле в дальнем поле и подходят для стационарных целей дальнего действия.
Как работают антенны RFID?
RFID-антенны - это основные элементы RFID-системы, отвечающие за передачу и прием радиочастотных сигналов. Однако в некоторых системах RFID-антенны заменяют приемники (RFID-считыватели) и выступают в качестве пассивных элементов. Изначально RFID-антенна излучает радиосигналы, которые создают электромагнитное поле вблизи антенны. Затем, когда RFID-метка попадает в это электромагнитное поле, антенна на RFID-метке принимает сигнал, излучаемый первоначальной антенной. Кроме того, метка посылает уникальный идентификатор на считыватель через антенны, после чего аутентифицируется приемником. Наконец, между считывателем и меткой устанавливается связь.
Дизайн и характеристики антенн RFID
Основными характеристиками, определяющими RFID-антенны, являются следующие:
- Частота работы: Это зависит от цели и информации, которую необходимо передать. В зависимости от диапазона частот RFID-антенны могут быть UHF, VHF, HF и микроволновые антенны.
- Диапазон работы: RFID-антенны могут быть спроектированы таким образом, чтобы обеспечить сильное магнитное поле в ближней или дальней зоне. Кроме того, предполагаемый диапазон работы зависит от характера пользовательского приложения.
- Характер целей: Еще одним критическим фактором при выборе правильной антенны RFID является характер цели (RFID-метки), задействованной в приложении. В зависимости от динамики, размера и материала цели RFID-антенна может меняться.
- Поляризация и направленность: Этот фактор обеспечивает усиление направленности в соответствии с пользовательским применением.
RFID-антенны бывают разных форм-факторов, которые, в свою очередь, зависят от типа используемой RFID-антенны и характера применения. Например, наземные RFID-антенны могут быть размером с дверь, а настольные RFID-антенны встраиваются в кассовые аппараты в розничных магазинах.
Области применения антенн RFID
Различные типы RFID-антенн используются в широком спектре приложений, некоторые из них являются наиболее распространенными:
- Управление запасами
- Логистика и отслеживание цепочек поставок: Это модное приложение для отслеживания парка автомобилей, находящихся в эксплуатации
- Контроль доступа и безопасность: Примерами могут служить системы маркировки посетителей и системы проверки библиотеки.
- Отслеживание активов
- Системы мониторинга окружающей среды и складских помещений
Преимущества и ограничения антенн RFID
Некоторые из преимуществ антенн RFID включают:
- Небольшой форм-фактор, позволяющий легко интегрировать устройство в повседневные задачи. Например, кассовые аппараты.
- Точность сбора информации. Антенны RFID способны принимать информацию только от известных идентификаторов.
- Эффективность работы.
Однако антенны RFID имеют и некоторые ограничения. К наиболее заметным ограничениям относятся:
- Помехи: Большинство антенн RFID подвержены помехам из-за своей структуры и характера работы.
- Стоимость производства: По сравнению с микрополосковыми антеннами, большинство антенн RFID дорогостоящи в производстве.
Будущие тенденции в технологии антенн RFID
Антенны RFID становятся все более популярными в устройствах IoT для различных приложений, таких как отслеживание активов, управление автопарком и мониторинг состояния окружающей среды. Кроме того, они также широко используются в автомобильной промышленности и сфере безопасности для создания более надежных систем на основе технологии RFID.
Заключение
Мы рассмотрели принцип работы и различные типы RFID-антенн. Более того, мы также описали некоторые из основных областей применения различных типов RFID-антенн. Кроме того, мы кратко описали некоторые преимущества и ограничения RFID-антенн, а также рассказали о будущем RFID-антенн.