Conocimiento

Guía para escoger la antena RFID UHF más adecuada

28 de Septiembre de 2016

Especificaciones de las antenas UHF: frecuencia, polarización, ganancia

En las especificaciones técnicas de cualquier antena RFID UHF, siempre vemos la información relativa al tipo de polarización de la antena, que puede ser circular o lineal. ¿Qué es la polarización de una antena? ¿En qué afecta a la hora de desplegar un proyecto RFID? ¿Cómo escoger la mejor para tu proyecto? ¿Qué otros parámetros son importantes y hay que tener en cuenta? Estas son las cuestiones que abordaremos en este artículo.

 

Las antenas pasivas RFID son típicamente muy parecidas unas a otras, por lo que básicamente tendremos que fijarnos en sus especificaciones técnicas para diferenciarlas entre ellas. Y de entre todas las especificaciones, las tres más importantes a tener en cuenta son: el rango de frecuencias, ganancia/anchura del haz y la polarización.

 

Rango de frecuencias

El rango de frecuencias para el cual una antena es apta para trabajar tiene que ver con las regulaciones de frecuencia de cada país. Los rangos de frecuencia que prevalecen más para las antenas RFID UHF son:

902-928 MHz (US/FCC)

865-868 MHz (EU/ETSI)

860-960 MHz (Global)

Cuando escogemos una antena RFID, debemos asegurarnos de seleccionar el rango de frecuencias apto para la región/país donde deberá ir instalada. De hecho, también lo debemos tener en cuenta a la hora de escoger el lector, pues en general, son aptos según regulaciones FCC o bien EU. Por ejemplo, una antena sintonizada para el rango de frecuencias 902-928 MHz y que se usara en Europa, violaría las regulaciones que gobiernan el uso del equipamiento RFID en Europa.

En FQ tenemos antenas y lectores/grabadores aptos para trabajar en frecuencias americanas o europeas:

Lectores RFID UHF con diferentes frecuencias para dsitintos países

 

Ganancia/anchura del haz

Estas dos especificaciones son componentes eléctricos de la antena y están claramente relacionados. A mayor ganancia, menor haz de campo electromagnético (o más estrecho). Una ganancia mayor crea un área de cobertura más estrecha, pero el haz “viajará” una distancia más larga, es decir, la distancia de lectura será más mayor, pero la zona de lectura más estrecha. Es decir, la antena será más directiva. La anchura del haz y la ganancia son análogas al haz creado por una linterna:

 

Ganancia y anchura del haz en antenas RFID UHF

La anchura del haz está determinada por la ganancia, cuanto mayor es, más directivo (estrecho) es el haz

 

El haz y la ganancia ideales van a depender de la aplicación específica. Si el usuario tiene varios tags a poca distancia, entonces probablemente no hará falta una antena con una ganancia alta; en ese caso sería más ventajoso usar un haz abierto con relativamente baja ganancia, tal y como se representa en el tercer esquema del dibujo de arriba.

En FQ Ingeniería tenemos tres antenas UHF industriales, de tres tamaños distintos, pequeña, mediana y grande.

La antena pequeña es la que tiene el haz de lectura más corto y ancho: ganancia de 4 dBic y 85º de apertura en los planos horizontal y vertical:

 

Antena UHF con haz lectora corto y ancho

 

La antena mediana tiene un haz algo más largo y más abierto: 9 dBic y 65º de apertura en los planos horizontal y vertical:

 

Antena RFID UHF con haz más largo y abierto

 

La antena grande es la que tienen un haz más cerrado y mayor distancia de lectura, es la antena más directiva: 11 dBic de ganancia y 65º de apertura en plano vertical y 30º en el horizontal:

 

Antena RFID UHF con haz cerrado y mayor distancia lectura

 

La antena mediana es la más adaptable a diferentes aplicaciones, ya que la distancia de lectura es larga, pero el haz también es bastante abierto. En los casos en los que se sabe que el tag va a pasar cerca de la antena y es recomendable leerlo lo antes posible, se utiliza la antena pequeña, y la grande es ideal para aplicaciones en las que es necesario ser muy directivo, como por ejemplo, un control de acceso de vehículos a larga distancia.

 

Polarización

La mayoría de las antenas pasivas RFID UHF son de polarización circular o lineal. ¿Cuál es la diferencia entre ambos tipos de polarización? Las antenas con polarización lineal envían las ondas RF en un mismo plano, ya sea horizontal o vertical. Las antenas con polarización circular envían las ondas RF en un movimiento circular en sentido horario o anti-horario. Cuando las ondas rotan en sentido horario, se dice que la antena tiene polarización a izquierdas (left-hand circularly polarized, LHCP); cuando las ondas rotan en sentido anti-horario, la antena tiene polarización circular a derechas (tight-hand circularly polarized, RHCP).

En una instalación con dos lectores RFID separados, cuyas antenas están cara a cara, es importante saber si las antenas tienen polarización circular a derechas o izquierdas. Si las antenas están cara a cara y emiten ondas en la misma dirección (sentido opuesto), pueden producirse ceros, o zonas nulas, en los puntos donde las ondas se sobreponen. En un sistema con un único lector RFID esto no va a ocurrir porque el lector RFID solo activa una antena cada vez (multiplexa las antenas internamente). Por eso, en un sistema donde dos antenas están cara a cara y conectadas a dos lectores diferentes, será más efectiva una combinación de antenas LHCP y RHCP, ya que van a crear zonas de lectura más efectivas que dos antenas RHCP o dos LHCP.

 

Esquema de polarización circular a izquierdas (horario)

Esquema de polarización circular a izquierdas (horario)

 

Esquema de polarización circular a derecha(anti-horario)

Esquema de polarización circular a derechas (anti-horario)

 

Las antenas industriales UHF de FQ Ingeniería tienen polarización circular, así como las antenas más pequeñas cerámicas, que pueden tener tanto polarización circular a derechas como a izquierdas:

 

Antena UHF cerámica

 

Una excepción de lo dicho hasta ahora es en el caso de los Sistema biestáticos (aquellos en que se usa una antena como transmisión y otra como recepción, es decir, las antenas no hacen ambas funciones como es habitual). En el caso de la instalación de un portal RFID con un sistema biestático, en el que las antenas están cara a cara, la antena que transmite la onda RF deberá tener la misma polarización que la antena que recibe la onda RF. Por lo tanto, si una antena con polarización a izquierdas transmite la onda RF, la antena que reciba la onda RF deberá ser también con polarización a izquierdas para así recibir los datos de forma más eficiente.

Si en una aplicación dada todos los tags van a ser leídos en la misma orientación y a la misma altura, entonces será mejor utilizar antenas con polarización lineal. La ventaja principal de las antenas con polarización circular es que son mejores para aplicaciones en las cuales es difícil predecir la colocación y/u orientación de los tags.

Las antenas estándar de FQ Ingeniería son todas con polarización circular, porque son aquellas cuyo uso está más extendido por ser más flexibles. Aunque un tag lleve siempre la misma orientación y posición, podrán leerlo (aunque quizás las antenas polarizadas linealmente tendrían mejor rendimiento), pero si no conocemos con exactitud la posición del tag (tal y como suele suceder la mayoría de veces) también tendrán mayor facilidad para poder leerlo y su rendimiento será mejor.

Aun así, si para su aplicación está buscando antenas con polarización lineal, podemos disponer de ellas, ¡no dude en preguntarnos!


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