3外界環境影響

雖然，RFID產品在設計過程中會考慮各種外界環境對系統的影響，包括：高低溫、高濕熱、雨雪、鹽霧以及灰塵等。但，即使是這樣，設備的使用也無法無視環境條件、氣候條件。在特殊情況下，特殊的環境條件和氣候條件都是對設備的制約，這種制約同樣適用于射頻識別系統。

射頻識別系統作為無線通信系統的一部分，必須遵循無線電傳輸的基本要求。除天線和標簽外，均可以通過安裝等手段進行防護和優化，包括：使用屏蔽手段保護系統數據線、電源線以及射頻信號線纜，通過保證線纜彎曲半徑等手段來保證信號可以在線纜中，以最好的形式進行傳輸而最大程度地抑制反射信號;同時，通過各種手段保證系統的IP防護等級、環境適應性以及振動要求。但是對于天線和標簽部分，必須將這兩部分暴露在空間中，用于實現射頻信號的發送與接收。恰恰是天線和標簽部分，是系統中最容易被影響的部分。從射頻識別系統角度看天線，天線就是讀寫器內部電路向以空間為傳輸介質的電路形式的延伸。所以如上文討論，天線本身帶有的方向性屬性是客觀存在的，并不因無法用肉眼觀察而不存在。所以，系統尤其是針對天線和標簽，在安裝和使用過程中必須考慮天線和標簽周圍環境問題，特別是非金屬環境以及不同介質的影響。下面主要討論不同介質對于天線的影響。

射頻信號作為無線電波，除了遵循麥克斯韋方程外，其傳播過程中會受其傳輸介質的影響。當天線設計完成后，保證其周圍應用環境的前提下，其天線的空間特性已經確定。當天線的物理形態沒有發生改變的情況下，其空間特性不會發生明顯的變化。在實際應用過程中，RFID標簽識讀率不高、識讀距離不遠，往往都是破壞了天線對芯片的匹配以及天線本身對于環境的要求。

目前，絕大部分UHF(特高頻)標簽采用偶極子天線設計，其特點是：

●無論是發射天線還是接受天線，它們總是在一定的頻率范圍內工作;

●從減低帶外干擾信號的角度考慮，選填項的帶寬剛好滿足條件即可;

●因為其工作頻率與射頻信號波長相關。所以通過計算，電子標簽物理尺寸與波長關系為

其中：

當電磁波經過偶極天線附近時，電磁波進入該天線的基材，其電磁波波長發生變化，對應上面的公式。電磁波在該介質中的波長與標簽天線尺寸可以相比較，通過天線作用，電磁波將由天線轉化為電信號(包括電壓或者電流)。天線這時完成對該頻率電磁波的接收過程。

但是，當標簽粘貼在其他物質表面(非推薦表面)，比如包裝箱等材料上，將導致偶極子天線周圍介電常數變化，如下圖示：

圖22 標簽疊層方式示意-空氣中

圖23 標簽疊層方式示意-外加黏貼材料

通常可以使用如下公式估算：

由于額外介質的存在，甚至的多種介質的復雜條件，介電常數將明顯升高。所以，套用上面公式，可以很明顯的算出，當標簽粘貼在介質上面，會導致電磁波在介質中波長縮短。在天線物理長度沒有變化的情況下，顯然介質中的電磁波波長與天線的物理尺寸的可比性被破壞。這樣，帶來兩個主要影響：

一方面導致電磁波的波長與偶極子天線波長的不匹配。由于電磁波長度在介質中的變化，而不適應與原本的天線長度。在這種情況下，天線的物理長度無法隨之改變。進而導致標簽的頻響曲線向低端偏移。實際的結果就是，偶極子天線的工作頻率向低端移動，天線在當下介質條件下，對于電磁波的頻率選擇發生了變化，可以理解為該天線更匹配頻率較低、波長較長的天線。

另一方面，當標簽未使用在其推薦的介質或者環境中時，由于標簽天線對于周圍金屬環境的寄生效應，將改變天線端口處的天線阻抗，在這個過程中，天線與芯片間的反射增大，駐波比變差，天線效率變壞，最終導致標簽的識讀距離降低、識讀率下降、乃至于無法使用。

通過以上可以判定，標簽粘貼使用后在不同介質條件下，其工作點必然偏移，其偏移量的大小取決于被黏貼物的相對介電常數。通過對不同標簽配合不同粘貼物的研究，其數據將直接指導標簽的用途，判斷標簽的性能。

下面以標簽為例進行說明不同條件、不同場景對標簽性能的影響：

使用Voyantic公司的Tagformance測試系統對Alien公司的標簽-ALN-9610進行測試，測試條件符合標準對于周圍環境以及氣候溫度的要求。測試條件為空氣中，沒有粘貼標識物。圖24顯示了該標簽從850MHz到970MHz這個頻段的靈敏度對于頻率的響應。該靈敏度并不能直觀體現出該標簽的性能。

圖24 標簽ALN-9610在空氣中的激活靈敏度

圖25 標簽ALN-9610在空氣中的前向識讀距離

圖25將激活閾值轉化為識讀距離，這樣更加直觀的體現出該標簽在空氣中的性能表現。

圖26 標簽ALN-9610在不同條件下的激活靈敏度

搭建不同場景，將標簽分別放置在書、瓦楞紙箱以及聚氨酯泡棉上，通過該測試系統獲取到不同條件下標簽ALN-9610激活靈敏度的響應。圖26顯示，不同條件下，該標簽的激活靈敏度差異性很大，尤其是應用在書本的情況下，激活該標簽需要比較大的能量——說明該標簽在實際應用中，并不適用于該種條件。相比較應用在書本的情況，應用在泡棉上，ALN-9610標簽表現尚可，應用在瓦楞紙箱上的情況下，該標簽性能表現比較優異，整體的激活靈敏度較低，且在整個頻帶表現均衡。

圖27 標簽ALN-9610在不同條件下的前向識讀距離

圖27以更加直觀的方式展示了型號為ALN-9610標簽在不同標識物上的性能表現。同圖26中所展示的一樣，該款標簽的應用條件是存在明顯的選擇性的，這也證明，該款標簽在設計的時候就有這明確的應用范圍和使用邊界，該款標簽在實際應用過程中，本著發揮標簽最佳性能、最大化提高客戶體驗的前提下，該類標簽的應用范圍不應超出其設計邊界。

總結

盡管RFID技術有著其他自動識別技術所無法比擬的優勢，但是在實際測試和日常應用過程中，還需要對該技術的應用邊界加以注意，通過相應的流程管理來規避該技術在實際應用中的問題，做到物盡其用，充分發揮RFID技術在工作和生活中的巨大潛力和作用。