淺談關于超高頻RFID讀距的問題

  解決方案     |      2020-07-10 03:17:06
     熟悉UHFRFID技術的人會知道,讀距沒有絕對值,這是一個相對值。有人說手持機能讀10米,有人說手持機可以讀15米。標簽廠家也會把讀距說得很大,以證明自己產品的優良。小編今天就對讀距方面,來談談個人理解,理解有偏頗的地方,歡迎業內大佬指正。

    RFID系統中,和讀距相關的,一是讀寫器,二是環境,三是標簽。讀標簽的大概過程就是讀寫器發出電磁波,電磁波在空氣中傳播,距離越遠電磁波的衰減越大。然后電磁波傳播到標簽位置,標簽天線切割磁感線產生脈沖電流,電流供給標簽的芯片,如果這點能量不夠激活標簽芯片,表現就是讀不到標簽。如果能激活芯片,標簽就工作,并返回一個脈沖電流給標簽的天線,天線再把這點能量變成電磁波發出去,再經過空氣衰減,傳達到讀寫器天線,讀寫器天線再將其轉化成脈沖電流給讀寫模塊。讀寫器接收靈敏度高的話,就能偵測到這么細微的能量,并成功解析,這時候標簽才被讀出來,如果能量實在是太微弱了,讀寫器感受不到,標簽就無法讀取。

    首先說一下讀寫器,它通過模塊發出脈沖電流,天線收到之后將其轉化為電磁波發出去,模塊功率越大電磁波強度越大,天線在某個方向的增益越大,電磁波在這個方向上的強度也越高。這個電磁波強度,可以用一個代碼代替,叫EIRP,意思是電磁波在某個方向上輻射的強度,是功放發射的功率與天線增益的乘積,又因為我們所說的功率單位不是瓦,而是dbm,其實是取對數來的,再說白一點,就是EIRP=xxdbm+xxdbi,比如手持機的rfid輸出功率是30dbm,天線增益是3dbi,那么eirp就是33dbm,這是理論值,因為還有模塊和天線之間導線的損耗,有手持機外殼的遮擋損耗等各種因素。記住這個值,手持機讀的遠不遠,跟這個值有很大關系!第二是接收靈敏度,比如模塊的接收靈敏度大概在-75dbm,就是說能量在-75dbm時仍能被感知并且解析,如果-76dbm,就太微弱,沒能力收到了。
    第二,說一下自由空間的電磁波衰減,是32.45+20*log(MHz)+20*log(km),915MHz電磁波在1米處的衰減就是32.45+20*log915+20* log0.001=32.45+20*(2.96-3)=31.65dbm。結合之前的例子,30dbm輸出功率,3dbi增益天線的手持機,在1米的位置,電磁波強度由之前的33dbm變成了1.35dbm了,衰減夠大吧,不過別擔心,隨著距離增加,衰減越來越少,基本上損耗6dbm能量,距離就變成2倍,當然也可以用公式套,那我們看一下5米的時候,電磁波是多少.....(計算中).....額,空氣中損耗是45.65dbm,此處電磁波強度是-12.65 dbm,如果標簽放在讀寫器5米處,標簽的激活靈敏度是-12.65dbm,那么標簽一定可以被激活。然后就要考慮標簽返回的能量,標簽接受電磁波,轉換成電流,再變成電磁波發出去,總能量肯定衰減,因為天線增益的緣故,衰減并不是很多,有的甚至還增加(天線增益就像手電筒的聚光,可能總量可能減小了,但如果聚攏的好,某個方向會比原來大,這跟標簽有關系),就當不增不減吧,反向能量到達讀寫器時是-12.65-45.65=-58.3dbm,而國外常用讀寫器芯片做成的模塊一般是-75到-80dbm之間,天線增益是3dbi,那么最差也能接收到-78dbm的微弱信號并解析成功(國產讀寫器芯片大概-60到-70左右,也可以讀到)。和空氣中那點小損耗相比,差很多。如果那公司推導,基本上20米以外的標簽,或者周圍有電磁波干擾的環境,才會考慮標簽返回的能量是否能被讀寫器接收。

第三,標簽的問題,但是其實前面把標簽該有的東西,都說了不少。這就是rfid讀距,是一個可用公式套的值。讀寫器的話,別說能讀多遠,要說射頻口發射功率是多少,天線增益是多大,設備優化的好不好,eirp是多少。標簽的話,也別說讀距,只告訴我們讀寫器到標簽的最小功率(前向功率)是多少,標簽返回時反向功率是多少,剩下的,我們可以算。

很多人在樓道里做rfid讀距測試,或者貼著墻,很多時候,是有電磁波反射的,當反射的電磁波和直達標簽處的電磁波,波峰和波峰重疊,波谷和波谷重疊時,讀取距離就會超遠,這個值沒有意義。如果波峰和波谷重疊,就形成盲區,后退一些,還能讀到。這些都沒意義。

以上是小編的一些個人淺見,希望多少能給大家帶來一些幫助。