提高天線增益改善RFID讀寫距離

無線射頻辨識(RFID)讀寫器的讀、寫距離取決于諸多因素，如讀寫器(RFID讀寫器)的傳輸功率、讀寫器的天線增益、讀寫器IC的靈敏度、讀寫器的總體天線效率、周圍物體(尤其是金屬物體)及來自附近的RFID讀寫器或者類似無線電話的其他外部發(fā)射器的射頻(RF)干擾。

計(jì)算功率密度

讀寫天線發(fā)射之RF電磁波的功率密度大小計(jì)算如公式1所示。其中，Sr=功率密度，Pt=讀寫天線的發(fā)射功率，Gt=讀寫天線的增益，R=讀寫天線的發(fā)射距離。

Sr = PtGt/4πR2-----------------------------------------------公式1

從公式1可知，功率密度與距離的平方成反比。在理想情況下，此一公式才成立，例如在不存在衰減RF訊號的物體、可能產(chǎn)生干擾的外部發(fā)射器，以及來自同一訊號源產(chǎn)生其他干擾模式之多徑效應(yīng)的微波暗室內(nèi)。以下將針對這些因素進(jìn)行更詳細(xì)地討論。

考慮天線增益

天線增益的單位是dBi，dBi代表一根天線與假設(shè)等向天線(Hypothetical Isotropic Antenna)相比之下的正向增益;假設(shè)等向天線會在所有方向均勻地分配能量。在設(shè)計(jì)天線的結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)使其在某個(gè)方向的輻射能量比另一個(gè)方向的還要多，從而實(shí)現(xiàn)更高的增益。以灑水頭為例子，就可以對此有比較深入的理解，如集中噴射、水流變窄及水射出的距離增加，此與提高天線增益類似，即在某個(gè)方向集中能量輻射。

留意天線3dB波束寬度及半功率點(diǎn)

提高讀寫器的讀/寫距離，必須考慮另一個(gè)重要的天線特性，亦即由天線產(chǎn)生的3dB波束寬度圖樣。如圖1所示的3dB波束寬度，包含75%的射頻能量。在此范圍內(nèi)，讀寫器具有最佳讀、寫性能。3dB波束寬度取決于天線增益。例如，天線增益越高，能量越集中，3dB波束寬度就越窄。

圖1 由天線產(chǎn)生的3dB波束寬度

3dB波束寬度還可用來描述波束的半功率點(diǎn)，即射頻能量減小到一半的位置。此外，圖1還顯示出大部分天線都會展示的旁瓣(Side Lobe)。讀寫器可以在此方向區(qū)域上進(jìn)行讀寫，但是其讀、寫距離將大幅縮短。