RFID天线：波束宽度与指向性

简介

尽管RFID天线不是RFID系统的大脑，但它们仍然是复杂的设备，根据应用和所选天线，可能会阻碍或有利于RFID系统。例如，为某些应用选择错误的天线可能导致读取距离达到英寸而非英尺。除了选择天线的基本指南如增益和极化外，还有其他因素可以将系统的读距和结果提升到新高度。波束宽度和方向性是做出更明智采购决策的两个核心原则。

波束宽度

波束宽度定义为“同一平面上两点之间的角度，当辐射降到’半功率’，即比最大辐射点低3 dB时的角度。”¹. 它也可以被视为主瓣的峰值有效辐射功率。大多数人通常将波束宽度视为辐射图样上的水平角，但实际上有两种波束宽度——方位角（水平方向）和仰角（垂直方向）。

方位角与高程

如果天线位于三维平面上，比如下面，你就能准确看到方位和仰角波束宽度。了解RFID天线的方位角和仰角波束宽度，使人们能够选择最适合其应用的天线。在某些应用中，需要非常宽的方位角或仰角波束宽度，以便读取例如在小房间内排列的所有标记物品。在其他应用中，如输送带，更细且锐利的梁更适合安装。有些天线数据手册实际上显示了方位角和仰角波束宽度的三维模型，而其他厂商的数据手册则显示二维模型。二维模型更基础，但仍能清晰显示两个平面的波束宽度。

指向性

天线的指向性定义为“其在特定方向聚焦以发射或接收能量的能力”¹。天线能量的导向方式在选择天线和设置应用中起着巨大作用。如果天线在应用中安装且类型和辐射图样未知，标记的物体可能无法读取，或不受吸收、衍射、反射和折射的影响。天线可以根据指向性分为两组——各向同性或各向异性，或全向天线或定向天线。

1.各向同性与各向异性

关于天线的另一个重要概念是，在波束和方向性方面，天线主要分为两种类型：各向同性和各向异性。各向同性天线是指向所有方向均匀发射射频场的天线。完美的各向同性射频射频天线，或者一般发射无线电波的天线，并不存在，因为该概念违反了麦克斯韦方程。尽管目前没有真正的同位素天线可供购买，但理解这一概念仍然有益，因为它有助于学习增益。

如果增益写成dbi而非dBd，则显示在各向同性天线的值率上。天线的真实增益额定值以dBd表示。由于各向同性天线在各个方向辐射均匀，用dbi来表示增益本质上就是膨胀它。为了比较以dBd和dBi显示的不同天线增益，请使用以下公式。

dBi = 天线增益（dBd + 2.14 dB）

各向异性天线仅意味着各向同性天线的反义词，定义为在仰角和方位角场上以不同且不均匀的方式辐射功率的天线。所有销售的天线均为各向异性。

2.全向与定向

全向天线和定向天线在波束的方向性上有所不同。全向天线主要用于近接天线，但也可以有其他类型。这些天线旨在增加方位面覆盖范围，减少仰角面覆盖;这是通过以球形模式发射射频功率实现的。在三维模型中，这些天线的波束宽度看起来像一个甜甜圈或球体，通常具有中等增益。

定向天线更为常见，通常配备外部天线。定向天线向目标区域发射集中射频功率。这些天线有时方位和仰角波束宽度大致相同，以提供完美的“波束”覆盖。波束宽度（方位角或仰角）由天线增益直接决定——增益越高，波束越聚焦。各种类型的定向天线都有不同的方位角和仰角和增益。了解波束宽度、增益、方向性以及它们如何相互作用形成辐射图样，有助于选择最适合应用的天线。

全向天线和定向天线在RFID市场上都很常见。在带有标记的物体会从不同侧面甚至靠近后方经过天线的应用中，全向天线将是最佳选择。全向天线也适用于任何需要广角覆盖的应用。定向天线非常适合那些标记物品总是经过相同区域且高度大致相同的应用，比如传送带。人们很容易将定向天线看作是具有锥形波束的更有针对性天线。