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La distanza di lettura e scrittura di un lettore di identificazione a radiofrequenza (RFID) dipende da molti fattori, come la potenza di trasmissione del lettore RFID, il guadagno dell'antenna del lettore, la sensibilità dell'IC del lettore, l'efficienza complessiva dell'antenna del lettore , gli oggetti circostanti (soprattutto oggetti metallici) e le interferenze in radiofrequenza (RF) provenienti da lettori RFID vicini o altri trasmettitori esterni come telefoni cordless.

Tra questi, il guadagno dell'antenna è un fattore importante che influenza la distanza di lettura e scrittura del lettore RFID.Il guadagno dell'antenna si riferisce al rapporto tra la densità di potenza del segnale generato dall'antenna reale e dall'unità di radiazione ideale nello stesso punto nello spazio a condizione di uguale potenza in ingresso.Il guadagno dell'antenna è un criterio estremamente importante per i test di accesso alla rete, che indica la direttività dell'antenna e la concentrazione dell'energia del segnale.La dimensione del guadagno influenza la copertura e la forza del segnale trasmesso dall'antenna.Più stretto è il lobo principale e più piccolo quello laterale, più concentrata sarà l'energia e maggiore sarà il guadagno dell'antenna.In generale, il miglioramento del guadagno dipende principalmente dalla riduzione dell'ampiezza del lobo della radiazione in direzione verticale, pur mantenendo le prestazioni di radiazione omnidirezionale nel piano orizzontale.

Tre punti da notare

1. Se non diversamente specificato, il guadagno dell'antenna si riferisce al guadagno nella direzione della massima radiazione;
2. Nelle stesse condizioni, maggiore è il guadagno, migliore è la direttività e maggiore è la distanza di propagazione delle onde radio, ovvero maggiore è la distanza percorsa.Tuttavia, l’ampiezza della velocità dell’onda non verrà compressa e quanto più stretto è il lobo dell’onda, tanto peggiore sarà l’uniformità della copertura.
3. L'antenna è un dispositivo passivo e non aumenta la potenza del segnale.Si dice spesso che il guadagno dell'antenna sia relativo a una determinata antenna di riferimento.Il guadagno dell'antenna è semplicemente la capacità di concentrare in modo efficiente l'energia per irradiare o ricevere onde elettromagnetiche in una direzione particolare.

Guadagno dell'antenna e potenza di trasmissione

Il segnale in radiofrequenza emesso dal trasmettitore radio viene inviato all'antenna attraverso l'alimentatore (cavo) e viene irradiato dall'antenna sotto forma di onde elettromagnetiche.Dopo che l'onda elettromagnetica raggiunge il punto di ricezione, viene ricevuta dall'antenna (viene ricevuta solo una piccola parte della potenza) e inviata al ricevitore radio attraverso l'alimentatore.Pertanto, nell'ingegneria delle reti wireless, è molto importante calcolare la potenza di trasmissione del dispositivo trasmittente e la capacità di radiazione dell'antenna.

La potenza trasmessa dalle onde radio si riferisce all'energia all'interno di un determinato intervallo di frequenza e solitamente esistono due misure o standard di misurazione:

Potenza (W)

Relativo al livello lineare di 1 Watt (Watt).

Guadagno (dBm)

Relativo al livello proporzionale di 1 milliwatt (Milliwatt).

Le due espressioni possono essere convertite l'una nell'altra:

dBm = 10 x log[potenza mW]

mW = 10^[Guadagno dBm / 10 dBm]

Nei sistemi wireless, le antenne vengono utilizzate per convertire le onde di corrente in onde elettromagnetiche.Durante il processo di conversione i segnali trasmessi e ricevuti possono anche essere “amplificati”.La misura di questa amplificazione energetica è chiamata “Gain”.Il guadagno dell'antenna è misurato in “dBi”.

Poiché l'energia delle onde elettromagnetiche nel sistema wireless è generata dall'amplificazione e dalla sovrapposizione dell'energia di trasmissione del dispositivo di trasmissione e dell'antenna, è meglio misurare l'energia di trasmissione con lo stesso guadagno di misurazione (dB), ad esempio, il la potenza del dispositivo trasmittente è 100 mW o 20 dBm;il guadagno dell'antenna è 10dBi, quindi:

Energia totale di trasmissione = potenza di trasmissione (dBm) + guadagno dell'antenna (dBi)
= 20 dBm + 10 dBi
= 30dBm
Oppure: = 1000 mW = 1 W

Appiattisci il "pneumatico", più concentrato è il segnale, maggiore è il guadagno, maggiore è la dimensione dell'antenna e più stretta è la larghezza di banda del raggio.
L'apparecchiatura di prova è una sorgente di segnale, un analizzatore di spettro o altra apparecchiatura di ricezione del segnale e un radiatore con sorgente puntiforme.
Per prima cosa utilizzare un'antenna di radiazione con sorgente puntiforme ideale (approssimativamente ideale) per aggiungere potenza;quindi utilizzare un analizzatore di spettro o un dispositivo ricevente per testare la potenza ricevuta ad una certa distanza dall'antenna.La potenza ricevuta misurata è P1;
Sostituire l'antenna sotto test, aggiungere la stessa potenza, ripetere il test sopra nella stessa posizione e la potenza ricevuta misurata è P2;
Calcolare il guadagno: G=10Log(P2/P1)——In questo modo si ottiene il guadagno dell'antenna.

Riassumendo si vede che l'antenna è un dispositivo passivo e non può generare energia.Il guadagno dell'antenna è solo la capacità di concentrare efficacemente l'energia per irradiare o ricevere onde elettromagnetiche in una direzione specifica;il guadagno dell'antenna è generato dalla sovrapposizione di oscillatori.Maggiore è il guadagno, maggiore è la lunghezza dell'antenna.Il guadagno è aumentato di 3 dB e il volume è raddoppiato;maggiore è il guadagno dell'antenna, migliore è la direttività, maggiore è la distanza di lettura, più concentrata è l'energia, più stretti sono i lobi e più ristretto è il campo di lettura.ILPalmare senza fili Palmare RFIDpuò supportare un guadagno dell'antenna di 4 dbi, la potenza di uscita RF può raggiungere 33 dbm e la distanza di lettura può raggiungere 20 m, il che può soddisfare i requisiti di identificazione e conteggio della maggior parte dei progetti di inventario e magazzino.