RFID电磁波的传播机制

　　当有障碍物(包括地面)时，RFID电波传播存在直射、反射、绕射和散射等多种情况，这几种情况是在不同传播环境下产生的。
 

　　(1)直射
 

　　直射是指电磁波在自由空间传播，没有任何障碍物。
 

　　(2)反射
 

　　反射是由障碍物产生的。当障碍物的几何尺寸远大于波长时，电磁波不能绕过该物体，在该物体表面发生反射。当反射发生时，一部分能量被反射回来，另一部分能量折射(透射)到障碍物内，反射系数与障碍物的电特性和物理结构有关。
 

　　(3)绕射
 

　　绕射也是由障碍物产生的，电波绕过传播路径上障碍物的现象称为绕射。当障碍物的尺寸与波长相近，且障碍物有光滑边缘时，电磁波可以从该物体的边缘绕射过去。电磁波的绕射能力与电波相对于障碍物的尺寸相关，波长与障碍物尺寸相比越大，绕射能力越强。
 

　　(4)散射
 

　　散射也与障碍物相关。当障碍物的尺寸或障碍物的起伏小于波长，电波传播过程中遇到数量较大的障碍物时，电磁波发生散射。散射经常发生在粗糙表面、小物体或其他不规则物体的表面。
 

　　总体来说，微波RFID希望收发天线之间没有障碍物，提供电磁波直射的环境。微波 RFID的频率主要包括433MHz、800/900MHz、2.45GHz或5.8GHz，其中433MHz和800/900MHz频段电波的绕射能力较强，障碍物对电波传播的影响较小;2.45GHz 和 5.8GHz 电磁波的波长较短，收发天线之间最好没有障碍物。当频率达到GHz时，不仅障碍物对电波传播有影响，云、雨、雾也对电波传播有影响。频率越高、波长越短时，云、雨、雾的影响越大。
 

　　读写器和电子标签所处的环境比较复杂，电波传播时会发生衰减和衰落。衰减和衰落是不同的概念，衰减是指发射天线的信号到达接收天线时信号的振幅减小，衰落是指接收点的信号随时间随机地起伏。
 

　　(1)衰减
 

　　电波由发射天线到接收天线的过程中，产生衰减的因素很多，主要包括自由空间的传输损耗、障碍物的分隔和阻挡等。
 

　　①自由空间的传输损耗
 

　　自由空间的传输损耗与工作频率、读写器与电子标签的距离有关。当工作频率分别为900MHz、2.4GHz和5.8GHz、读写器与电子标签的距离分别为1m～10m时，自由空间的传输损耗如表所示。
 

　　②障碍物分隔和阻挡的损耗
 

　　障碍物的分隔和阻挡也能造成信号的衰减。不同频率、不同障碍物造成的平均信号衰减如表所示。
 

　　(2)衰落
 

　　衰落是指信号随时间随机起伏的现象，有时是在几秒或几分钟内有快速变化的快衰落，有时是几小时或几天内出现缓慢变化的慢衰落。引起衰落的原因可以分为吸收型衰落或干涉型衰落，吸收型衰落主要是由传输媒质电参数变化引起的，干涉型衰落主要是由随机的多径传输引起的，RFID的衰落主要是干涉型衰落。由于信号衰落是随机的，只能掌握信号随时间变化的统计规律，通常用信号电平中值、衰落幅度(或衰落深度)、衰落率和衰落持续时间等参数说明信号衰落的统计规律。信号衰落如图所示。
 

　　干涉型衰落又称为多径衰落，接收点的场强是不同路径的场的叠加，只要各路径的时延稍有变化，合成信号电平就有明显的快速起伏，表现出快衰落的特征。当电波经过两个或两个以上不同长度的路径传播到达接收点时，接收天线得到的信号是几个不同路径的信号之和，由于空间信号是用电磁场表示的，接收天线收到的是几个电场的叠加。多个路径长度有差别，将引起明显的失真。多径传输效应如图所示。