Đầu đọc RFID của bạn được kết nối với các ăng-ten, bạn đã điều chỉnh các thiết lập năng lượng, và bạn cũng đã gắn các thẻ RFID lên các mặt hàng mà bạn muốn theo dõi; tuy nhiên, bạn lại gặp rắc rối với việc đọc các thẻ của mình. Đừng lo lắng bởi bài viết này sẽ giúp bạn khắc phục một số bẫy phạm vi đọc RFID thông thường. Trước khi nghiên cứu sâu về chủ đề này, việc kiểm tra là một điều vô cùng quan trọng không thể nhấn mạnh đủ; dù bất kể điều gì được nêu ra ở đây, thì bạn vẫn nên luôn luôn kiểm tra một cách tỉ mỉ, kỹ lưỡng; thực hiện bất cứ điều chỉnh nào cần thiết; và sau đó, kiểm tra lại.

Một vài phần cứng được thiết kế cho phạm vi đọc tối đa, trong khi các phần cứng khác lại được thiết kế cho phạm vi đọc giới hạn. Và việc có một phần cứng thích hợp được đặt bên trong ứng dụng của bạn thực sự là một điều vô cùng quan trọng. Và 6 mẹo sau đây sẽ hướng dẫn bạn rõ thêm về các chi tiết kỹ thuật phần cứng chủ yếu, từ đó giúp bạn xác định thiết lập tối ưu của mình.

1. Độ lợi Ăng-ten:

Nếu bạn cần phạm vi đọc rộng hơn, hãy sử dụng các ăng-ten có độ lợi cao hơn. Nếu bạn cần một phạm vi đọc ít hơn, hãy sử dụng ăng-ten có độ lợi thấp hơn. Còn nếu bạn cần đọc các thẻ gần nhau, thì hãy sử dụng các ăng-ten gần như có độ lợi rất thấp.

Chi tiết: Cắm vào một cách đơn giản, một ăng-ten độ lợi cao sẽ gia tăng nguồn năng lượng nhận được từ đầu đọc; Nếu bạn muốn đảm bảo việc các ăng-ten có một phạm vi hoạt động dài hơn, sau đó bạn cần các ăng-ten độ lợi cao (VD: 9 dBi, hoặc cao hơn), thì đây coi như vấn đề đưa ra mà chẳng cần thảo luận thêm gì nữa việc “Tại sao tôi muốn một ăng-ten độ lợi thấp?” Một vài môi trường và các ứng dụng yêu cầu một hình dạng được kiểm soát một cách chặt chẽ; Lấy ví dụ như, trong các hệ thống nơi mà các thẻ sẽ luôn là khoảng cách ngắn giống nhau từ ăng-ten, một ăng-ten độ lợi cao đơn giản là không cần thiết. Trong các hệ thống khác, bạn có thể yêu cầu việc quét xấp xỉ cốt để việc đọc các thẻ không quá xa và một ăng-ten RFID gần như có độ lợi thấp là một lựa chọn hoàn hảo cho một tình huống như vậy; Nói ngắn gọn, độ lợi cao hơn, phạm vi đọc của ăng-ten lớn hơn, và ngược lại. Thêm vào đó, các ăng-ten độ lợi thấp hơn thì có kích cỡ nhỏ hơn so với các ăng-ten độ lợi cao hơn; bởi vậy, nếu ứng dụng của bạn có sự hạn chế về kích thước của ăng-ten, thì có thể bạn sẽ muốn thử nghiệm với một ăng-ten RFID độ lợi thấp hơn.

2. Độ phân cực của ăng-ten:

Nếu các thẻ được liên kết với sự phân cực của các ăng-ten, thì các ăng-ten bị phân cực tuyến tính sẽ đọc xa hơn các ăng-ten phân cực tròn. Nếu các thẻ không được liên kết với sự phân cực của ăng-ten, thì các ăng-ten bị phân cực tròn sẽ đọc xa hơn các ăng-ten phân cực tuyến tính.
Chi tiết: Sự phân cực có liên quan tới loại điện trường ăng-ten phát ra; Sự phân cực theo tuyến tính có liên quan tới bức xạ trên cùng một mặt phẳng. Một cách đơn giản để hình dung ra một tia của ăng-ten RFID bị phân cực tuyến tính là tưởng tượng ra việc đung đưa một thanh kiếm thẳng từ trên xuống dưới hay từ bên này sang bên kia. Sự phân cực tròn có liên quan tới các ăng-ten mà chia công suất bức xạ trên hai trục và sau đó xoay vòng trong phạm vi cốt để bao phủ nhiều mặt phẳng nhất có thể; một cách đơn giản để hình dung ra phạm vi của ăng-ten RFID phân cực tròn là hình dung ra một cơn lốc phát ra từ bề mặt của ăng-ten. Do trạng thái tự nhiên của trường ăng-ten, nên việc định hướng thẻ trở nên quan trọng hơn với các ăng-ten tuyến tính hơn là các ăng-ten tròn. Thêm vào đó, bởi năng lượng không được phân chia trên một trục, phạm vi đọc của một ăng-ten tuyến tính sẽ mở rộng ra xa hơn một ăng-ten tròn với độ lợi có thể so sánh; bởi vậy, cho phép phạm vi đọc dài hơn khi liên kết với các thẻ RFID.

3. Thẻ SOAP: (Kích thước/ Định hướng/ Góc/ Sự sắp xếp)

Như một phương pháp thô để đánh giá, các thẻ nhỏ sẽ có phạm vi đọc ngắn hơn, và các thẻ lớn sẽ có phạm vi đọc dài hơn. Cốt để đạt được phạm vi đọc tốt nhất từ bất cứ thẻ RFID nào, đảm bảo rằng thẻ đang đối mặt với ăng-ten và tập trung cụ thể vào việc định hướng thẻ khi sử dụng các ăng-ten phân cực tuyến tính. Cuối cùng, khi việc gắn thẻ các đối tượng với hàm lượng chất lỏng hay kim loại cao, hãy đảm bảo việc lựa chọn các thẻ RFID được thiết kế cho việc treo lên các đồ vật.

Chi tiết:

• Kích thước thẻ: các thẻ RFID thụ động có thể biến đổi trong phạm vi đọc từ một vài inch cho tới 50 feet. Các thẻ RFID gồm có các ăng-ten và bởi vì các ăng-ten lớn hơn sẽ truyền đi xa hơn các ăng-ten nhỏ hơn; nói chung, thẻ lớn hơn thì phạm vi đọc dài hơn.

• Định hướng thẻ và góc đọc: cốt để giải thích về định hướng thẻ và góc đọc, hãy tưởng thượng một thẻ RFID đặt trên mặt phẳng một chiếc ghế. Sau đó, lại tưởng tượng về một ăng-ten RFID trên trần đối diện xuống chiếc ghế ấy. Trong kịch bản này, bạn có thể di chuyển thẻ trong hai cách quan trọng và cả hai đều có sự phân nhánh lớn trên phạm vi đọc.

 Xoay thẻ RFID trên chiếc ghế (định hướng thẻ): để làm rõ, vấn đề này không chỉ có ý nghĩa đối với các ăng-ten với sự phân cực tuyến tính. Nếu bạn có một ăng-ten phân cực tròn, thì định hướng của thẻ không phải là vấn đề. Tuy nhiên, với các ăng-ten tuyến tính, thì việc thẻ xoay (định hướng) lại chính là vấn đề. Hãy tưởng tượng rằng chỗ ngồi của ghế là một bề mặt đồng hồ; với một ăng-ten tuyến tính, nếu thẻ được định hướng từ 9 – 3 và bạn đang không nhặt nó lên, hãy cố xoay nó tới 6 – 12. Đấy là một bài kiểm tra nhanh chủ yếu áp dụng trên các thẻ với một lưỡng cực đơn (VD: Alien Squiggle). Một vài thẻ RFID có lưỡng cực kép sẽ giúp giảm bớt các vấn đề gây ra bởi sự chuyển động này (VD: SMARTRAC Frog)

 Lật thẻ RFID lên trên mặt của nó (góc đọc): việc đọc bất cứ thẻ RFID nào từ góc (với đường thẳng) sẽ gây ra một tác động tiêu cực trên phạm vi đọc. Cốt để có thể khái thác năng lượng nhiều nhất có thể từ ăng-ten RFID, thẻ RFID nên được đặt đối diện với ăng-ten. Để làm rõ quan điểm này, hãy nghĩ về cuộc chiến tranh hải quân vào thế kỷ 19; trong kịch bản này, thẻ RFID chính là một máy bay chiến đấu cỡ nhỏ, và ăng-ten RFID là một khẩu súng 140 dựng đứng, tàu 4 tầng trên boong Lord Nelson. Ăng-ten cần phô thẻ ra cốt để Lord Nelson có thể tiến hành phá hủy trên thẻ một cách hiệu quả. Nếu bạn bị ảnh hưởng nhiều bởi toán học, và bạn không quan tâm tới sự giống nhau của hải quân, thì hãy suy nghĩ về việc ăng-ten được mở rộng ra như một máy bay X,Y; và thẻ (phù hợp với ăng-ten) cũng được mở rộng ra như một máy bay X,Y. Hai phần được phân chia bởi một vài khoảng cách Z, và chúng không bao giờ chạm vào nhau. Nói ngắn gọn, bạn sẽ đạt được phạm vi tốt nhất khi bạn đọc trên bề mặt thẻ; góc đọc càng dốc thì phạm vi đọc càng giảm. Một vài thẻ RFID, chẳng hạn như embeddable RFID wire tag, có một trắc diện đọc 3600 giúp giảm thiểu các mối quan tâm về góc đọc.

• Vị trí thẻ: bạn đang gắn thẻ cái gì và nơi bạn gắn thẻ ở đâu là một chủ đề khá dễ để giải đáp, tuy nhiên nó lại là một điều vô cùng quan trọng khi đề cập tới phạm vi đọc. Các thẻ UHF RFID bị tác động mạnh mẽ bởi các yếu tố như kim loại (sự bức xạ năng lượng RF) hay nước (sự hấp thụ năng lượng RF). Nếu bạn không lựa chọn đúng loại thẻ cho đối tượng mà bạn muốn gắn thẻ, bạn có thể làm giảm một phạm vi đọc lớn, hoặc bạn cũng có thể không đọc được toàn bộ thẻ. Có các thẻ RFID treo kim loại với phần phía sau được thiết kế đặc biệt để được áp dụng lên trên kim loại (hoặc các đối tượng đang chứa nước). Các loại của các thẻ này thường xuyên hoạt động tốt hơn trên kim loại hơn là các đối tượng không phải là kim loại. Một quy luật chung, nếu một thẻ không được tiêu thụ như một nền tảng không nhạy cảm hoặc thẻ RFID trên kim loại, thì nó không thể được áp dụng trực tiếp lên các đối tượng kim loại hoặc nước. Thêm vào kết cấu của một mặt hàng được gắn thẻ, mỗi mặt hàng thường sẽ gồm có một “sweet spot” (điểm giữa của các vật gì mà tại điểm đó chúng đạt được sự tiếp xúc hiệu quả nhất) sẽ tối đa hóa phạm vi đọc khi một thẻ được đặt vào bên trong nó. Có đa dạng các sweet spot khác nhau từ mặt hàng này đến mặt hàng kia, và chỉ có thể xác định được chúng thông qua thử nghiệm.

4. Các thiết lập đầu đọc:

Các thiết lập năng lượng cao sẽ cho kết quả phạm vi đọc lớn hơn, trong khi các thiết lập năng lượng thấp hơn sẽ cho ra kết quả trong phạm vi đọc thấp hơn. Cũng nhằm tối đa hóa phạm vi đọc, hãy đảm bảo rằng đầu đọc của bạn được thiết lập để đạt được độ nhạy cao nhất.

Chi tiết: tất cả các đầu đọc RFID đều có khả năng kiểm soát bao nhiêu năng lượng mà chúng gửi tới các ăng-ten thông qua các cáp. Hãy kiểm tra các thiết lập đầu đọc của bạn để thấy được nguồn năng lượng mà bạn đang truyền đi là bao nhiêu (trong dB); số càng lớn, thì phạm vi đọc càng cao, và ngược lại. Một điều quan trọng cần lưu ý là, bởi vì nguồn năng lượng được đo theo đơn vị là de-ci-ben (dB), cho nên nguồn năng lượng sẽ tăng gấp đôi (hoặc giảm đi một nửa) cho mỗi 3 dB một bạn tăng lên (hoặc giảm đi). Lấy ví dụ như, 27 dB thì mạnh gấp hai lần 24dB, và 30 dB thì mạnh gấp hai lần 27 dB. Tuy nhiên, mặc dù năng lượng gấp đôi mỗi lần tăng 3 dB một, điều đó không đồng nghĩa với việc bạn cũng sẽ tăng gấp đôi phạm vi đọc. Và cuối cùng, hãy kiểm tra các thiết lập nhạy nhận đầu đọc của bạn; điển hình, các thiết lập này được thiết lập để tối đa theo mặc định, tuy nhiên giá trị sẽ tăng gấp đôi nếu việc kiểm tra được đảm bảo một cách chắc chắn. Nếu đầu đọc được thiết lập để tối đa độ nhạy, nó sẽ trình diện các tín hiệu thẻ yếu hơn; việc thiết lập độ nhạy thấp sẽ không chấp nhận các tín hiệu yếu hơn, bởi vậy sẽ làm giảm phạm vi đọc. Tóm lại, cách thức nhanh nhất và dễ dàng nhất để tối đa hóa phạm vi đọc là nhằm đảm bảo đầu đọc của bạn được thiết lập cho toàn bộ nguồn năng lượng của mình và độ nhạy nhận được là cao nhất.

5. Chiều dài cáp, các mạch ghép kênh (Multiplexer), và các ống nối:

Cáp càng dài, thì thiệt hại càng cao và việc sử dụng các ống nối hoặc các mạch ghép kênh lại chèn thêm vào các thiệt hại cho hệ thống RFID của bạn; cho phạm vi đọc tối đa, hãy kết nối ăng-ten tới đầu đọc với các cáp ngắn nhất mà bạn có thể nhận được ngay hoặc không sử dụng các ống nối hoặc các mạch ghép kênh không cần thiết. Nếu bạn bắt buộc phải sử dụng các cáp dài, thì hãy đảm bảo việc bù lấp thiệt hại với một cáp cách điện tỉ lệ cao hơn.

Chi tiết:

• Chiều dài cáp: các cáp ăng-ten kết nối các ăng-ten với đầu đọc RFID rò năng lượng; cáp càng dài thì năng lượng mà nó mất đi sẽ càng nhiều, và rốt cuộc là việc mất quá nhiều năng lượng khiến cho ăng-ten sẽ không nhận đủ nguồn năng lượng để phát ra một phạm vi RF mạnh (không quan tâm tới độ lợi ăng-ten). Nếu bạn đang trông chờ vào một phạm vi đọc tối đa và đầu đọc RFID là một khoảng cách riêng biệt tính từ ăng-ten (ví dụ 20 feet hoặc hơn), thì bạn nên chú ý vào việc sử dụng một cáp với tỉ lệ cách điện cao hơn. Nếu ứng dụng của bạn không yêu cầu phạm vi đọc, thì một cáp với tỉ lệ cách điện thấp vẫn ổn thậm chí cho cả các cáp dài.

• Các ống nối và mạch ghép kênh: đôi khi bạn cần biến đổi đoạn cuối của một cáp ăng-ten từ loại này sang một loại khác, và với điều này thì bạn nên sử dụng một ống nối. Tuy nhiên, bạn cũng nên lưu ý rằng, mỗi ống nối được sử dụng, cũng có nghĩa là bạn đang chèm thêm khoảng 1/3 thiệt hại vào trong hệ thống của bạn. Các mạch ghép nối, chẳng hạn như trung tâm ăng-ten Impinj, chia một cáp ăng-ten thành nhiều mảnh, nhưng điều này cũng đem lại nhiều thiệt hại hơn cho hệ thống. Trung tâm ăng-ten Impinj thêm vào xấp xỉ 1 dB thiệt hại. Ở hầu hết các phần, bạn sẽ chỉ sử dụng các ống nối và các trung tâm ăng-ten khi được yêu cầu, bởi vậy nó có thể không chịu thiệt hại từ xung quanh (cái mà ảnh hưởng đến phạm vi đọc). Điều quan trọng là tạo ra một bản chú thích về việc bạn có bao nhiêu thiệt hại, bởi vậy bạn có thể bù lại cho các lĩnh vực khác bị thiệt hại.

6. Các yếu tố từ môi trường:

Nhiều yếu tố môi trường có thể gây ảnh hưởng tới phạm vi đọc. Khi nỗ lực để tối đa hóa phạm vi đọc, hãy chắc chắn giải thích cho đa dạng các chủng loại của các yếu tố can thiệp và hãy kiểm tra, kiểm tra, và kiểm tra!
Chi tiết: các điều kiện môi trường khác nhau có thể ảnh hưởng tới sự hiệu suất của các hệ thống UHF RFID. Nước, kim loại, ánh sáng huỳnh quang, máy móc lớn, và các dải tần số cạnh tranh (các sóng radio khác) có thể ảnh hưởng xấu tới các phạm vi đọc UHF RFID. Cách tốt nhất để tối đa hóa phạm vi đọc là việc cần lưu ý các hình thức khác nhau có thể can thiệp và nỗ lực giảm thiểu sự can thiệp bằng cách kiểm tra, tạo ra các thay đổi cho hệ thống của bạn, và lại kiểm tra lại.