要聊清楚这个问题,就要知道标签灵敏度的决定因素有哪些了。
标签灵敏度计算方法
前篇文章《无源超高频标签读距受什么影响?》中的最后一个公式再提出来看一下:
带入到电子标签的应用场景,标签就是接收端。只是公式里忽略了自由空间和馈线等之类的损耗。
对比标签灵敏度的方法
对比各种标签的灵敏度,常常有三种方法:
第一种,就是在设定读取距离相同、读写器设置相同、读写天线增益相同、测试频率相同、馈线和空间等损耗相同或可忽略……条件下,测试标签的接收功率。接收到的功率越大,则标签灵敏度越高,即标签越灵敏。
同样的,若我们保持其他条件相同,将读写器功率从低到高增加,一点一点去试,到标签能接收到信号截止。统计下来,读写器输出功率越小,则也能表明标签的灵敏度越高。
再或者,其他条件相同,我们让标签动起来,不固定标签到读写器的距离。标签能接收到信号的最大距离停止,读距越远也能说明标签灵敏度越高。
为方便我们结合上面的公式分析,我们这次就看看第三种方法。
影响读距的因素,排除掉所有和读写器相关,剩下和标签相关的,都能影响标签的灵敏度。这些因素有:标签天线增益、芯片读取灵敏度、标签的功率传输系数(再分解一步,就和标签天线的反射系数相关)。(这句话是重点哈,瞪大眼睛)
所以说,一款标签灵敏度差了,需要考虑标签天线增益是不是较小?芯片灵敏度是不是较大?标签的是不是阻抗不匹配?(注意:芯片灵敏度是 -XXdB,XX越大,灵敏度越小,芯片灵敏度与读距和标签灵敏度呈反比,越小越好。)
为何全向标签灵敏度比线极化标签低?
说回标题的问题:为何全向标签灵敏度比线极化标签低?
这个问题,没有明确是用哪个全向标签和哪个线极化标签对比?他们的尺寸是不是相近?他们芯片使用的一不一样?……
你要是拿H47和9629去比,那灵敏度不见得H47会输哦。
所以直接这么问,是不好回答的。
大家好像在使用中也确实发现,全向标签的读距都不是很远,进而推出标签灵敏度好像是比线极化的灵敏度低。
但是真的低吗?
理论上来说,全向标签天线是两个正交线极化的叠加,应该就比单个线极化的最大读距远,灵敏度更高才对。计算上也确实如此,但实际并不远多少。
下图是在《浅聊天线极化》文末出现过的图。
可以看到全向天线的最大增益的地方是一个线极化最大值加上另一个线极化最小值。所以全向增益比单独线极化大出多少,这个最小值就是差值。因为这个最小值确实足够小,实测中常常是“盲区”的存在。所以计算中也可以忽略。
再所以,简单的计算全向标签的读距(/标签灵敏度)方法其实和计算线极化标签差不多。
那为什么我们感觉全向标签读距低呢?
在Impinj Monza 4的芯片手册中,有这样的一个例子去描述Monza 4和Monza 3芯片对比的优势。如下图:
左一:Monza 3芯片H32,右一:Monza 4芯片H42
两款线型尺寸均为46mm*46mm。尺寸差不多的话,增益也会近似。我们再假设两款线型的反射系数相近。剩下影响他们读距的最大因素就是芯片灵敏度了。
因为Monza 3芯片基本被市场淘汰了查不到芯片手册,但能查到它的读取灵敏度大概是-15dBm。Monza 4芯片的双端口模式读取灵敏度是-19.9dBm,比Monza 3小了-4.9dBm。计算到读距中,读距会远约75.8%。与上图两图中的读距数值是能对应得上的。
看了上面的例子,有人会说:“你左边的天线也不完全算线极化天线呀?这个不算!”
你可真是个聪明蛋,这都让你发现了。
对呀,那确实不是完全的线极化天线,而且Monza 3芯片已经淡出了视野,这个对比不具有现实意义。但是现在常用的芯片哪个不比Monza 4的芯片灵敏度高?有几个是设计成这种正方形的外尺寸的?测试角度常常也不是在标签读距最远的角度上呀。那你要怎么对比嘛?不站在同一起跑线对比的,都是耍流氓。
把这个例子提出来,一是:再次证明前面说的全向标签的计算和线极化天线的读距计算(推广到标签灵敏度计算同理)是差不多的。二是:说明“为何全向标签灵敏度比线极化标签低?”这个问题是在耍流氓。
全向标签灵敏度并不比线极化的读距低。
来,总结一下。
产生读距低的概念的原因:
一是, 全向标签应用芯片灵敏度低。 因为现在常见的标签芯片灵敏度都越做越高了,很多都比Monza 4芯片高出不少;
二是,全向标签尺寸相对小。常见标签的尺寸都比全向标签的尺寸大,对应着增益也会大;
三是,全向标签测试角度不对。测全向天线的方向并不是它最大读距的角度,最大读距在全向标签的对角线上,所以做出的读距对比是不准确的;
四是,应用不同,标签的设计要求不同。全向标签应用的最大优势是在对摆放方向不严格的情况,这个应用很多线极化标签是不行的。为了满足更多的应用,全向标签很多设计的带宽会比较大,且各频点读距差距不能很大。因为这个原因,也因为尺寸、可操作空间不大,标签的阻抗匹配可能是没有做到极致的。
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