วิธีการเลือกเสาอากาศ RFID

หนึ่ง เสาอากาศ RFID เสาอากาศเป็นส่วนประกอบที่จำเป็นของระบบ RFID ทุกระบบ เว้นแต่ว่าเสาอากาศจะฝังอยู่ใน... ผู้อ่านคุณจะต้องเลือกและซื้อเสาอากาศที่เหมาะสมกับการใช้งานของคุณ และมีตัวเลือกให้เลือกมากมาย

ความถี่– ขึ้นอยู่กับแท็กของคุณ – เลือกความถี่ระหว่าง LF, HF, UHF หรือไมโครเวฟ

ภูมิภาคความถี่– ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับประเทศที่ใช้งาน และจะมีผลเฉพาะความถี่ UHF เท่านั้น อย่างที่ทราบกันดีว่า เนื่องจากข้อกำหนดต่างๆ แถบความถี่สำหรับ RFID UHF จึงแตกต่างกันเล็กน้อยสำหรับสหรัฐอเมริกา ยุโรป และภูมิภาคอื่นๆ ส่วนใหญ่ เสาอากาศ UHF เสาอากาศแบบสากลนั้นถูกกำหนดไว้และปรับแต่งมาเพื่อใช้งานในช่วงความถี่ 860 ถึง 960 MHz นอกจากนี้ คุณยังสามารถหาเสาอากาศที่ปรับแต่งมาเฉพาะสำหรับแต่ละภูมิภาค ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในภูมิภาคนั้นๆ ได้เล็กน้อย ตัวอย่างเช่น เสาอากาศ 865 - 868 MHz จะทำงานได้ดีกว่าเมื่อใช้งานในยุโรปเมื่อเทียบกับเสาอากาศแบบสากล แม้ว่าในแอปพลิเคชันส่วนใหญ่ อาจจะไม่สามารถแยกแยะความแตกต่างได้ เสาอากาศแบบสากลจะทำงานได้ดีในแอปพลิเคชันส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม คุณสามารถเลือกใช้เสาอากาศเฉพาะภูมิภาคสำหรับการติดตั้งในสภาพแวดล้อมที่ยากลำบาก (ระยะการอ่านไกล สภาพแวดล้อมที่มีคลื่นวิทยุท้าทาย) หรือในกรณีที่ไม่มีเสาอากาศแบบสากลให้เลือกใช้

ช่วงการอ่านและขนาด– เสาอากาศขนาดเล็กกว่าในความถี่เดียวกันจะมีระยะการรับสัญญาณสั้นกว่า และในทางกลับกัน เสาอากาศที่มีระยะการรับสัญญาณสั้นที่สุดสำหรับเทคโนโลยี UHF จะเป็นเสาอากาศขนาดใหญ่ เสาอากาศระยะใกล้เสาอากาศเหล่านี้ใช้หลักการรับสัญญาณระยะใกล้ แทนที่จะเป็นระยะไกลเหมือนเสาอากาศ UHF ทั่วไป มักใช้สำหรับการติดตามสิ่งของ และในกรณีที่ต้องการระยะสั้นเพื่อระบุสิ่งของแต่ละชิ้นและ/หรือเพื่อวัตถุประสงค์ด้านความปลอดภัย

ความกว้างของโปรไฟล์– หากคุณมีพื้นที่จำกัดหรือด้วยเหตุผลด้านความสวยงาม คุณอาจต้องมองหาเสาอากาศแบบบางที่มีขั้วต่อด้านข้างหรือสายไฟต่อพ่วงด้านข้าง

ได้รับ– ค่าเกนมีผลต่อระยะการรับสัญญาณและความกว้างของลำแสง เสาอากาศที่มีเกนสูงจะมีระยะการรับสัญญาณไกลกว่า แต่ลำแสงจะแคบกว่า เสาอากาศที่มีเกนต่ำจะมีระยะการรับสัญญาณสั้นกว่า และลำแสงจะกว้างกว่า เลือกค่าเกนของเสาอากาศตามรูปร่างของพื้นที่การสอบถามและความต้องการในการครอบคลุมพื้นที่ ค่าเกนที่พบได้บ่อยที่สุดคือ 6dBi แต่คุณสามารถหาเสาอากาศที่มีค่าเกน 1dBi (เกนต่ำ) และ 11dBi (เกนสูง) ได้เช่นกัน

การโพลาไรเซชัน– คุณสามารถเลือกระหว่างการโพลาไรซ์แบบวงกลมและแบบเส้นตรงได้ เสาอากาศแบบโพลาไรซ์วงกลมจะมีระยะการอ่านที่สั้นกว่า แต่จะไวต่อทิศทางน้อยกว่า คุณสามารถเลือกระหว่างเสาอากาศแบบโพลาไรซ์วงกลมขวา (RHCP) หรือเสาอากาศแบบโพลาไรซ์วงกลมซ้าย (LHCP) บางครั้งคุณอาจเห็นเสาอากาศแบบโพลาไรซ์วงกลมคู่ที่มีทั้งโพลาไรซ์ซ้ายและขวา เสาอากาศแบบโพลาไรซ์เส้นตรงจะให้ระยะการอ่านที่ยาวกว่าและลำแสงที่โฟกัสมากกว่า แต่จะอ่านได้เฉพาะแท็กที่มีเสาอากาศขนานกับระนาบของคลื่นเท่านั้น หากทิศทางของแท็กของคุณไม่คงที่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้เสาอากาศแบบไดโพลเดี่ยว (ซึ่งพบได้บ่อยที่สุด) คุณควรเลือกเสาอากาศแบบโพลาไรซ์วงกลม

วีเอสดับเบิลยูอาร์– อัตราส่วนคลื่นนิ่งแรงดันไฟฟ้า หรือเรียกอีกอย่างว่า ค่าการสูญเสียการสะท้อนกลับ – เนื่องจากการไม่ตรงกันของอิมพีแดนซ์ภายในตัวเชื่อมต่อ สัญญาณบางส่วนจึงถูกสะท้อนกลับ อัตราส่วนของสัญญาณขาเข้าต่อสัญญาณสะท้อนกลับเรียกว่า อัตราส่วนคลื่นนิ่งแรงดันไฟฟ้า (VSWR) อัตราส่วนนี้สามารถวัดได้ในหน่วยเดซิเบล (dB) และแสดงเป็นค่าการสูญเสียการสะท้อนกลับ VSWR บ่งบอกถึงประสิทธิภาพการออกแบบเสาอากาศ และยิ่ง VSWR ต่ำ ค่าการสูญเสียการสะท้อนกลับก็จะยิ่งน้อยลง และเสาอากาศก็จะยิ่งดีขึ้น (VSWR ในอุดมคติคือ 1:1)

อัตราส่วนแกน- อัตราส่วนแกน (Axial Ratio) คืออัตราส่วนของส่วนประกอบตั้งฉากของสนามไฟฟ้า (E-field) สนามไฟฟ้าแบบโพลาไรซ์วงกลมประกอบด้วยส่วนประกอบสนามไฟฟ้าสองส่วนที่ตั้งฉากกัน มีแอมพลิจูดเท่ากัน และมีเฟสต่างกัน 90 องศา เนื่องจากส่วนประกอบเหล่านี้มีขนาดเท่ากัน อัตราส่วนแกนจึงเท่ากับ 1 หรือ 0 dB อัตราส่วนแกนมักจะระบุไว้สำหรับเสาอากาศแบบโพลาไรซ์วงกลม อัตราส่วนแกนมีแนวโน้มที่จะลดลงเมื่ออยู่ห่างจากลำแสงหลักของเสาอากาศ ดังนั้น ในเอกสารข้อมูลจำเพาะของเสาอากาศ คุณอาจเห็นข้อมูลเช่น: “อัตราส่วนแกน: <3 dB สำหรับมุม +-30 องศาจากลำแสงหลัก” นี่แสดงว่าการเบี่ยงเบนจากโพลาไรเซชันแบบวงกลมมีค่าน้อยกว่า 3 dB ในช่วงมุมที่กำหนด

ความกว้างของคาน– เลือกความกว้างของลำแสงในแนวตั้ง (ขึ้นและลง) และความกว้างของลำแสงในแนวนอน (ซ้ายไปขวา) โดยพิจารณาจากขอบเขตการครอบคลุมที่ต้องการของพื้นที่ตรวจสอบ เสาอากาศที่มีความกว้างของลำแสงมากขึ้นจะให้การครอบคลุมที่กว้างขึ้นโดยไม่จำเป็นต้องใช้เสาอากาศเพิ่มเติม อย่างไรก็ตาม ระยะการอ่านอาจสั้นลง (ซึ่งมักเป็นที่ต้องการเพื่อไม่ให้สามารถอ่านแท็กที่อยู่นอกประตูหรือทางเข้าได้)

ขั้วต่อเสาอากาศ – มีขั้วต่อหลายประเภทที่ใช้กับเสาอากาศ RFID อาจเป็นตัวผู้หรือตัวเมีย และเป็นขั้วปกติหรือขั้วกลับ ผู้ผลิตแต่ละรายจะเลือกใช้ขั้วต่อแบบใดแบบหนึ่ง โดยทั่วไปแล้ว ขั้วต่อไม่มีผลต่อประสิทธิภาพ บางแบบมีขนาดเล็กและไม่เทอะทะ จึงเหมาะสำหรับพื้นที่แคบหรือซ่อนได้ง่ายกว่า และทำงานได้ดีกว่ากับสายเคเบิลที่บาง ในทางกลับกัน ขั้วต่อขนาดใหญ่และเทอะทะจะทนทานกว่าและใช้งานได้กับสายเคเบิลที่หนากว่าและในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงกว่า คุณต้องทราบว่าเสาอากาศและเครื่องอ่านของคุณใช้ขั้วต่อแบบใด เพื่อให้คุณสามารถซื้อสายเคเบิลที่เข้ากันได้ ขั้วต่อที่พบได้บ่อยที่สุด ได้แก่ N-type, RP-TNC และ SMA (แบบที่เล็กที่สุด) อย่าลืมว่าคุณต้องจับคู่ขั้วต่อตัวเมียและตัวผู้เข้าด้วยกัน

อัตราส่วนด้านหน้าต่อด้านหลัง – อัตราส่วนนี้แสดงถึงอัตราส่วนของการส่งสัญญาณไปข้างหน้าและย้อนกลับ เสาอากาศส่วนใหญ่หรือทั้งหมดจะส่งสัญญาณไปยังด้านหลังของลำแสงหลักด้วย ซึ่งมักเกิดจากการหักเหของสัญญาณจากลำแสงหลัก คุณควรตั้งค่าอัตราส่วนนี้ให้มีค่ามากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เว้นแต่คุณวางแผนที่จะใช้ลำแสงย้อนกลับด้วย (ซึ่งไม่ค่อยเกิดขึ้น)

การรักษาสิ่งแวดล้อมและความทนทาน – เลือกเสาอากาศที่มีระดับการป้องกันน้ำและฝุ่น (IP rating) ที่เหมาะสม และทำจากวัสดุที่ทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่จะติดตั้ง เสาอากาศส่วนใหญ่มักหุ้มด้วยพลาสติกแข็งนอกจากนี้ยังมีเสาอากาศที่ทำจากโลหะทั้งหมด (เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรงมากหรือในกรณีที่อาจเกิดการกระแทก) หรือเสาอากาศที่หุ้มด้วยยาง (สำหรับติดตั้งบนพื้น)

การทบทวนเกณฑ์การเลือกเสาอากาศ

1. ความถี่ – ขึ้นอยู่กับแท็กของคุณ – เลือกความถี่ระหว่าง LF, HF, UHF หรือไมโครเวฟ
2. ภูมิภาคความถี่ – ทั่วโลก สหรัฐอเมริกา สหภาพยุโรป หรือเฉพาะประเทศ – เลือกใช้แบบทั่วโลกหรือตามภูมิภาค
3. ช่วงการอ่านและขนาด – เสาอากาศขนาดเล็กกว่าในความถี่เดียวกันจะมีระยะการรับสัญญาณสั้นกว่า และในทางกลับกัน
4. ความกว้างของโปรไฟล์ – หากคุณมีพื้นที่จำกัดหรือด้วยเหตุผลด้านความสวยงาม คุณอาจต้องมองหาเสาอากาศแบบบางที่มีขั้วต่อด้านข้างหรือสายไฟต่อพ่วงด้านข้าง
5. ได้รับ – อัตราขยายมีผลต่อระยะการรับสัญญาณและความกว้างของลำแสง เสาอากาศที่มีอัตราขยายสูงจะมีระยะการรับสัญญาณไกลกว่า แต่ลำแสงจะแคบกว่า เสาอากาศที่มีอัตราขยายต่ำจะมีระยะการรับสัญญาณสั้นกว่า และลำแสงจะกว้างกว่า
6. การโพลาไรเซชัน – แบบวงกลม, แบบวงกลมคู่ หรือแบบเส้นตรง
7. วีเอสดับเบิลยูอาร์ – ควรเลือกค่า VSWR ที่ใกล้เคียง 1:1 มากที่สุด
8. อัตราส่วนแกน – พยายามหาค่าที่ใกล้เคียง 1 หรือ 0 dB มากที่สุด
9. ความกว้างของคาน - ขึ้นอยู่กับใบสมัครและความต้องการความคุ้มครองของคุณ
10. ขั้วต่อเสาอากาศ –ขั้วต่อแบบ N-type, RP-TNC และ SMA พิจารณาพื้นที่และการติดตั้งของคุณด้วย ขั้วต่อบางชนิดมีขนาดใหญ่กว่าชนิดอื่น โดย SMA มีขนาดเล็กที่สุด
11. อัตราส่วนด้านหน้าต่อด้านหลัง – คุณควรตั้งค่าอัตราส่วนนี้ให้มีค่ามากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เว้นแต่ว่าคุณวางแผนที่จะใช้คานด้านหลังด้วย (ซึ่งโดยปกติแล้วจะไม่ค่อยเกิดขึ้น)
12. การรักษาสิ่งแวดล้อมและความทนทาน – เลือกเสาอากาศที่มีระดับการป้องกันน้ำและฝุ่น (IP rating) ที่เหมาะสม และทำจากวัสดุที่ทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่จะติดตั้ง