超高频射频识别系统中的串读问题分析

　　超高频RFID系统，由阅读器通过天线发射指令给标签，完成阅读器与标签之间的通信。其中，阅读器天线、标签天线以及阅读器天线与标签之间的通道涉及到电磁场的相关知识，比较晦涩，但是如果解决不好，会导致系统串读与漏读现象发生，这也是超高频RFID至今不稳定的根本原因所在。小编尝试以简单的方式细细分析。

　　一、串读原因分析

　　问题1：下图1为天线理论课本上常用的天线辐射随角度变化图，即天线方向性图。一般情况下，可使用角度在A点到C点的角度范围内(A点和C点的功率较B点小一半，即功率小3dB)，角度大小由天线决定(涉及天线选型)。然而在超高频RFID系统中，由于信号是双向的，所以整个链路上，信号功率A\C点较B点小6dB,从而导致阅读距离只有B的0.7倍左右，再考虑到天线极化、标签天线性能等因素，最大距离大约在0.5左右，从而导致天线最远阅读距离和最大阅读角度之间产生矛盾。在保证A/C点不漏读的情况下，B点就有可能发生串读。

图1 天线方向性图

　　问题2：从方向性图另一个剖面看，天线方向性图呈现圆形或椭圆形，对于复杂的目标识别区域而言，很难做到刚好覆盖，如图2所示，这也会导致了串读与漏读之间的矛盾。

图2 串读原因分析

　　二、串读解决方法-“网格物联”

　　借助移动通信中的微蜂窝思想，利用多个小的近场天线进行组合覆盖是解决RFID串读可行方法，如图3所示。其道理非常简单，这里不再赘述，小编只解释读者可能的两个疑问：1)造价成本问题，由于使用了大量的天线，造价如何解决。小编的答案是A)小天线本身价格低廉;B)小天线无须封装(天线罩)，集成商需要考虑整体的美观与隐蔽工程;C)采用电控开关等，拓展阅读器端口，减少阅读器使用量。2)调低阅读器功率是否可行，答案是，一定程度上可行，存在问题是：A)由于阅读器功放是非线性的，功率只能在一定范围内性能最佳，过低或过高，都不是最佳状态;B)功率下降12dB，阅读距离才下降一半，所以一般都是天线选型为粗调而功率调整为细调。

图3 近场天线应用示意

图4 智周万物近场天线产品

　　三、可能应用前景

　　由于采用近场天线，从而在RFID系统设计中，犹如在玩"场魔方"，江苏智周万物科技有限公司所提出的“网格物联”思路可以有效处理室内、复杂、密集环境下的RFID串读问题。目前在智能货架、智能回转柜、智能枪弹柜以及智能保险柜等典型场景中得到了很好的应用，确认了方法的可行性。