RFID 天線(Antenna)是什麼? RFID Antenna的種類介紹

接續先前的 RFID 標籤RFID 讀取器的說明後,本篇部落格將繼續介紹 RFID 天線。RFID 天線雖在 RFID 技術的導入中非絕對必要,但若您想增大標籤與讀取器間的感應範圍,或加強發射/讀取的功率,天線的選擇就會變得很重要。

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    RFID 天線(Antenna)介紹

    本文將依序分享 RFID 天線中常見的單位,以及 RFID 天線依照不同功能所區分的種類。如果您對於 RFID 的運作原理還不是很清楚的話,也可以先參考RFID是什麼?這篇文章內容。

    RFID 天線的常見單位

    dB

    為一種相對單位,只代表兩者之間的相對大小關係,不代表絕對的值,正數代表放大,負數則代表衰減。若天線發射/接收的訊號功率強度是參考天線的 2 倍,即以 3 dB 表示。

    dBi、dBd

    都是指天線增益的量,一樣是一種相對單位,非絕對值。dBi 的參考天線為全向基準天線 (isotropic antenna),dBd 的參考天線為偶極基準天線 (dipole antenna)。可參考以下維基百科的說明:

    如果參考天線是全向天線,增益的單位為dBi。比如,偶極子天線的增益為2.14dBi。偶極子天線也常用作參考天線(這是由於球對稱的完美全向參考天線無法製造,根本原因是電磁波在真空中是無色散的橫波,分別對應光子靜質量為0和自旋為1的性質),這種情況下天線的增益以dBd為單位。

    維基百科
    • 三者都是代表增益的單位,dB是針對訊號功率,而dBi、dBd是針對天線。

    依照方向分類

    根據電磁輻射的涵蓋範圍,可分為全向性及指向性兩大類。

    全向性(Omni-directional)

    電磁場的輻射能量在每個方位都相等,水平輻射的範圍是360度,故由天線的上方俯瞰波束的形狀會類似於甜甜圈。因全向性天線的輻射範圍包含所有水平方向,因此適合安裝在開放空間的中央位置,如要在戶外使用,則建議安裝在高處。

    指向性(directional)

    又稱做定向性天線,是指電磁場的輻射能量在某方向較多,必須在某一特定方向中才能運作,但相對地傳輸距離會比較遠。

    依照極化分類

    極化可以描述為電磁波的振動方式,而電場振動的方向變化決定了天線的極化方向,天線通常為橢圓極化(elliptical polarization),而線極化及圓極化為橢圓極化的極端情況。

    線極化(liner polarization)

    當電場的頂點隨時間的變化,可以在平面上繪製出一直線的圖形時,即稱為線極化,可以想像成拿著一條繩子在同一平面上的左右或上下擺動,畫面如同一條蛇在地面上移動。

    而電場的振動方向若水平於地平面則為水平極化(horizontally polarized),反之為垂直極化(vertically polarized)。水平極化相較於垂直極化的抗干擾性較強、受地面反射波的影響較小,但接收的難度較大,不利於移動接收。

    圓極化(circular polarization)

    當電場的頂點隨時間的變化,其相位差為 90 度時,即稱為圓極化,可以想像成拿著一條繩子向左或向右不斷的畫圓。

    當電磁波的前進方向迎向觀察者時,如軌跡以順時針呈現即為左手圓極化(left-hand circular polarization,LHCP),反之如軌跡為逆時針則為右手圓極化(right-hand circular polarization,RHCP)。而圓極化在受雨、水的影響衰減小,且穿透電離層的能力強。

    三種極化的電場動向可以參考以下影片:

    依照波束寬度分類

    在無線電波發射出去時所涵蓋的角度範圍,其中輻射強度最大的稱為主瓣,而波束寬度即在主瓣上的兩個半功率點之間的夾角,又稱為 3 dB 寬度,以角度為單位。主瓣的瓣寬越窄,方向性越好,抗干擾能力越強,可作用的距離越遠。

    依照角度範圍相較於地平面,可區分為水平波束寬度(Horizontal Beamwidth)及垂直波束寬度(Vertical Beamwidth)

    文章總結

    RFID 技術的導入需要面面俱到,唯有真正了解您的應用,才能夠再進一步進行 RFID 硬體的設備採購,以達到最佳的讀取效率,進而提供更大的工作效益。群輝擁有Zebra RFID技術相關的建置資源,如您的產業、產品有相關的需求,歡迎透過「郵件」或「電話」與我們聯絡!

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