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RFID标签测试影响因素分析

2018/1/27    来源:公众号    作者:狄占林      
关键字:RFID  射频识别系统  
射频识别系统在应用过程中由于是通过无线传输实现识别过程,将遇到天线的摆放与标签应用相对方向的情况,在两者相互作用的过程中,由于两者都是天线,都存在极化和方向性问题,都会对系统的作用距离产生极大的影响。与此同时,系统中的天线还受到外界环境的影响,下面将分别进行解读。
    RFID技术是物联网技术中的重要工具和实现手段,凭借着RFID技术独有的特点:远距离识别、多目标识别。RFID技术构成了物联网以及各种工业自动化领域的基石。但是,由于RFID技术同传统的识别技术存在明显的差别,需要在应用过程中根据本身应用的技术特点予以注意。只有识别并注意这些影响因素,RFID技术才能真正的体现出不同于其他识别技术的优势。
 
各种自动识别系统
图1 各种自动识别系统
  
    在各种自动识别技术中,二维码识别和语音识别技术目前应用较为广泛,两者都伴随着各种智能终端的发展而快速普及。两种技术在应用之初,使用者就已经对其技术有一定的认识,比如:在使用二维码识别技术时,需要二维码清晰可变,应用环境光照适宜,如常见的支付场景;而在使用语音识别技术时,通常使用者都会选择在比较安静的场所,对准话筒并适当提高音量,如使用微信语音聊天时。
  
    在使用RFID技术时,使用者或者测试者应注意哪些问题呢?
  
    射频识别系统在应用过程中由于是通过无线传输实现识别过程,将遇到天线的摆放与标签应用相对方向的情况,在两者相互作用的过程中,由于两者都是天线,都存在极化和方向性问题,都会对系统的作用距离产生极大的影响。与此同时,系统中的天线还受到外界环境的影响,下面将分别进行解读。
  
    1天线极化
  
    天线的极化通常指天线辐射电磁波中电场的方向,也就是时变电场矢量端点运动轨迹的形状、取向和旋转方向。常见的有电场矢量端点轨迹呈直线、椭圆和圆形等形状。
 
    RFID标签测试影响因素分析
  
    当RFID系统使用线极化天线识读线极化射频标签,因为极化方向的问题。为了达到最好的识读效果和最远的作用距离,要求两者极化方向必须相同。当两者极化方向并不相同时,识读效果和作用距离将随着夹角的增大迅速变差,当两者垂直正交时,理论上标签无法被识读。他们之间的关系可以用来描述,其中,理解为两个矢量:对应线性天线和线性标签的方向性,而则是两个矢量的夹角,夹角越大,两个矢量的点乘就越小。当夹角达到90°时,乘积为0。
  
    下面通过测试说明:测试所使用的设备为Voyantic公司生产的明星产品——Tagformance标签性能测试系统,Tagformance标签性能测试系统已广泛应用于世界各地实验室、科研机构、标签设计生产厂家、系统集成商与RFID终端用户。该测试系统将RFID测试技术能力提升到一个新水平,国外近百篇科技出版物谈及Tagformance标签性能测试系统和其它Voyantic产品。著名的阿肯色大学RFID研发中心采用的就是Tagformance标签性能测试系统。
  
    测试对测试环境有要求:周围40cm范围内,不允许有大金属存在,防止引入其他影响。
 
    RFID标签测试影响因素分析
 
    该系统使用线极化天线,如图7所示,通过设置扫频900MHz~930MHz,获得标签的激活灵敏度,如下图所示:
 
天线与标签夹角为0°时标签的激活灵敏度
图11 天线与标签夹角为0°时标签的激活灵敏度
  
    天线与标签夹角为0°时所测得的标签前向激活灵敏度比较优秀,尤其在907MHz~909MHz这一段,表现非常优秀。对应的前线链路识读距离见下图所示:
 
天线与标签夹角为0°时标签对应的前向识读距离
图12 天线与标签夹角为0°时标签对应的前向识读距离
  
    与上面图11对应,图12中显示天线与标签夹角为0°时所测得的标签前向识读距离整体表现很好,在整个测试频段,均超过了10米。尤其在907MHz~909MHz这一段甚至超过了13米,表现非常优秀。
  
    将标签调整方向,以图所示的方式进行标签测试,分别得到在天线与标签夹角为45°时标签的激活灵敏度和对应的前向识读距离。如图13和图14所示,标签旋转45°后,标签的激活灵敏度和前向链路的识读距离均明显变差,即RFID系统的作用距离变差了。当线极化天线与线极化标签存在45°夹角的时,在读写器发射功率不变的情况下,标签接收到的能量减小了,最终导致作用距离变小。
 
天线与标签夹角为45°时标签的激活灵敏度
图13 天线与标签夹角为45°时标签的激活灵敏度
 
天线与标签夹角为45°时标签对应的前向识读距离
图14 天线与标签夹角为45°时标签对应的前向识读距离
  

责任编辑:李欢
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