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了解与规划RFID多径环境

RFID内部指南 290

简介

如果你目前拥有RFID系统,或者正在考虑购买,在开始安装系统时,有几个术语应该放在心里。

读卡器产生的射频能量以电磁波(EM)形式发射,像任何波一样,它们的传播会受到周围环境的极大影响。有些是直线飞行,有些则是从瞄准镜(或天线中心)以不同角度向外移动。为了更好地预测射频波在系统中的路径,你需要更深入地理解电磁波。

电磁波和光波、水波和声波一样,在不同环境中的反应非常不同。以下是这些波对特定物体和材料产生的一些反应,这些反应可能会极大影响您的RFID系统的性能。

共同波反应

(1)反思

像所有波一样,电磁波在特定材料上以与接近材料时相同的角度(反射角)反射(入射角)。电磁波会从金属表面反射,也会反射在介电表面,如土壤、木材、冰、沥青、纸板、纸张、玻璃和混凝土上。湿润的表面也能提供更好的反射,比如水池、海洋、湖泊,甚至水壶。通过阻挡金属或介电表面,或调整读卡器的读取范围灵敏度,可以避免反射。

(2)折射

折射不像RFID系统中的反射那么令人担忧,折射是指电磁波以一定角度穿过特定材料,穿透时角度发生变化。折射的一个典型例子是光波穿过水体并以不同角度传播。标签和天线之间的水和其他介质材料可以折射电磁波。

(3)衍射

当射频波似乎绕过物体而非穿过物体时,称为绕射。金属杆、建筑物的角落以及其他金属物体的角落是这种情况最常见的地方。

(4)吸收

当电磁波被被发射的物体吸收时,称为吸收。例如,像碳充填泡沫这样的特殊吸收材料非常适合吸收电磁波。水和大多数材料在一定程度上会吸收射频波,同时也会折射、反射或衍射。

多径

多径的定义是“当读卡天线与标签之间存在两个或以上有利的无线电路径时”。当读卡器向天线发送信号以“ping标签”时,天线不会直接向前发射一束射频波。读卡天线通过多条不同路径发送波形以接收标签信号。这时反射、折射、绕射和吸收就发挥作用了。

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除直接路径外,每条路径都与中心有较小的角度,且根据附近材料或物体的不同,发生反射、折射、绕射或吸收的概率较高。当读取字段中有多个标签,而你只想读取特定子集标签时,这就成了问题。缓解这一问题的一种方法是用射频屏蔽材料建造隧道式外壳。例如,如果你使用传送带RFID系统读取仓库地板上的标记箱,但只想读取通过传送带的特定标签组,安装读卡天线在封闭的隧道中将形成多径效应的边界。

多径的另一个问题是,如果直接射频波与相位不同的射频波相交,会在读场中产生零点。空白点在你的读取区内可能会多次出现。在空波中,天线无法读取你的RFID标签,因为相位异波会相互抵消。

波的相位定义为第一个零点交叉点与空间中定义为原点的距离。这基本上意味着,如果波的频率相同且不相交,那么波是“同相”的。如果有两个波有两个不同的频率,或者彼此相交,这些波就叫做“相位错”。更多信息请参见下方的图纸。

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上方的波是“同相”波。
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上面的波是“相位错”波。

同相波会在同一相位相交,从而产生相长干涉。你可以看到,相长干涉增强了波长,使得读取信号远超该天线的正常读距。举个例子,如果你的天线通常读到大约6英尺,在两个射频波以相同相位相位汇聚的区域,你的天线能读到更多几英尺。

rfid multipath em waves 4
“同相”波的相长干涉,增加读距。
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“相位错位”波的破坏性干涉,导致读区出现空区。

确定什么是空区或扩展读区并非易事。为了确定这些区域,你需要在x轴、y轴和z轴上移动标签。

以上关于电磁波和多径的信息可以帮助您预测如何最大化利用RFID系统。如果你有效设计系统周围区域,可以避免多径带来的不同影响。

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