Ob die RFID-Antenne zuverlässig liest, hängt vom Einsatzort ab: In Lagern, an Förderstrecken, Kassen oder Zutrittsstellen spielen Frequenz und Tag-Ausrichtung ebenso eine Rolle wie der Einbauort. Bei UHF-RFID muss auch die Leistung von Lesegerät, Kabel und Antenne zusammenpassen. Eine Reichweitenangabe allein reicht für die Auswahl nicht aus.
Legen Sie zuerst fest, welche Tags an welchen Stellen gelesen werden sollen. UHF, HF und LF bezeichnen unterschiedliche Frequenzbereiche; ihre Antennen sind nicht austauschbar. Die Hinweise zu Strahlbild, Polarisation und deutschen Funkregeln betreffen vor allem UHF.
Frequenz und Tags abstimmen
Eine Antenne muss zum Frequenzbereich des Lesegeräts und zu den eingesetzten Tags passen. NFC arbeitet beispielsweise im HF-Bereich und ist nicht automatisch mit anderen RFID-Systemen kompatibel. Wenn Sie bereits Tags verwenden, prüfen Sie deren Frequenz und technische Angaben, bevor Sie eine Antenne auswählen.
Bei passiver UHF-RFID versorgt das Lesegerät den Tag über Funk mit Energie. Der Tag antwortet, indem er das empfangene Signal verändert zurückwirft. Bauart und Montage des Tags beeinflussen, wie gut das Lesegerät ihn liest. Ein Tag, der auf einem bestimmten Material gut funktioniert, liefert auf einem anderen Objekt nicht unbedingt dasselbe Ergebnis. Testen Sie deshalb die Antenne mit den Tags am tatsächlichen Einsatzobjekt.
Lesezone festlegen
Beschreiben Sie zunächst die gewünschte Lesezone: Soll die Antenne einen bestimmten Abschnitt einer Förderstrecke erfassen, Tags an einem Tor lesen oder ein einzelnes Objekt an einem Arbeitsplatz erkennen? Ebenso wichtig ist, welche Tags außerhalb der Zone möglichst nicht gelesen werden sollen. Eine größere Lesereichweite deckt mehr Fläche ab, erhöht aber auch das Risiko unerwünschter Lesungen.
Vergleichen Sie dafür das Strahlungsdiagramm der Antennen, das zeigt, in welche Richtungen sie Funkwellen senden, und ihre Strahlbreite. Die Strahlbreite beschreibt, wie weit sich der Hauptbereich der Funkabstrahlung öffnet. Ein engerer Strahl erfasst eine kleinere Fläche und bündelt die Leistung. Eine breitere Abstrahlung eignet sich für eine größere Lesezone. Datenblätter sollten die Strahlbreite sowohl horizontal als auch vertikal angeben.
ETSI nannte 2014 für UHF-Patchantennen als Beispiele häufig etwa 70 Grad Strahlbreite. Größere Ausführungen können in einer Richtung deutlich enger abstrahlen; für Helixantennen beschrieb der Leitfaden stark gerichtete Strahlen bis etwa 10 Grad. Das sind Orientierungswerte aus einer älteren technischen Empfehlung, keine garantierten Werte für ein bestimmtes Modell. Maßgeblich sind das aktuelle Datenblatt und der Test im Zielaufbau.
Polarisation passend wählen
Die Polarisation beschreibt die Ausrichtung des elektrischen Feldes der Funkwelle. Bei linear polarisierten Antennen sollte die Ausrichtung der Tags weitgehend feststehen und zur Leserantenne passen. Das ist zum Beispiel plausibel, wenn Tags immer in derselben Lage an einer gleichbleibenden Position vorbeilaufen.
Wenn Tags unterschiedlich ausgerichtet sind oder ihre Lage wechselt, kommt eine zirkular polarisierte Antenne infrage. Sie verringert bestimmte Unterschiede, die durch die Ausrichtung in zwei Ebenen entstehen. In Ausbreitungsrichtung bleibt die Ausrichtung jedoch relevant. Zirkulare Polarisation macht das Lesen also nicht unabhängig von jeder Tag-Lage. Bei konkreten Modellen sollten Sie außerdem prüfen, ob die Antenne links- oder rechtszirkular polarisiert ist und ob diese Ausführung zum System passt.
Es gibt keinen allgemeinen Reichweitenwert, mit dem sich lineare und zirkulare Antennen für alle Anwendungen vergleichen lassen. Entscheiden Sie anhand der Tag-Lage und prüfen Sie die Wahl mit realen Tags.
Antennengewinn und Funkleistung prüfen
Der Antennengewinn gibt an, wie stark eine Antenne die Funkenergie in bestimmte Richtungen bündelt. Ein höherer Gewinn geht bei gerichteten Antennen häufig mit einer kleineren erfassten Fläche einher. Er bedeutet daher nicht automatisch, dass eine Antenne für Ihren Einsatz besser geeignet ist.
Bei UHF in Deutschland müssen Sie außerdem die abgestrahlte Leistung der gesamten Funkstrecke betrachten. Kabelverluste verringern die am Antennenanschluss ankommende Leistung; Antennengewinn und Ausrichtung beeinflussen, wie stark die Antenne die Energie in eine Richtung bündelt. Deshalb reicht die Ausgangsleistung des Lesegeräts allein nicht aus, um die zulässige Leistung zu bestimmen.
Die Bundesnetzagentur führt RFID-Abfragesender im Bereich 865 bis 868 MHz. Ihre Verfügung 91/2025 sieht 2 W ERP nur auf den Kanälen mit Mittenfrequenzen 865,7 MHz, 866,3 MHz, 866,9 MHz und 867,5 MHz vor; außerdem nennt sie eine Bandbreite von höchstens 200 kHz und Anforderungen an Frequenzzugangs- und Störungsminderungstechniken. ERP gibt die Strahlungsleistung im Vergleich zu einem Dipol an. Die 2 W sind daher kein pauschaler Wert für die einstellbare Ausgangsleistung des Lesegeräts.
Prüfen Sie beim Kauf, ob Lesegerät und Antenne mit dem Kabel sowie dem Länderprofil für den Betrieb in Deutschland zusammenpassen. Wenn die Komponenten von verschiedenen Herstellern stammen, klären und dokumentieren Sie, ob diese Kombination die Vorschriften erfüllt. Verwenden Sie dafür die aktuelle Zuteilung der Bundesnetzagentur und die Angaben der Hersteller, nicht allein ältere technische Leitfäden.
RFID-Antenne am Montageort prüfen
Metallflächen und Flüssigkeiten verändern die Funkbedingungen. Metall kann die Leistung der Antenne beeinträchtigen oder Funkwellen reflektieren. Wasser kann die Übertragung abschwächen. Reflexionen an Oberflächen können zudem Tags außerhalb der gewünschten Zone erfassen oder Bereiche mit schwächerem Signal entstehen lassen.
Planen Sie den Montageort deshalb mit den tatsächlichen Objekten, Halterungen und Abständen. Bei einer Außenmontage gehören Witterungsschutz und ein passender Temperaturbereich zu den Auswahlkriterien. Auch UV-Beständigkeit und geeignete Anschlüsse zählen dazu. Eine Antenne, die frei im Raum funktioniert, liefert am endgültigen Montageort nicht zwingend dasselbe Ergebnis.
Für viele Tags auf engem Raum kann bei UHF auch eine Nahfeldantenne mit spezieller Schleifenform infrage kommen. Sie begrenzt das Funkfeld stärker als eine typische Fernfeldanordnung. Ob sie passt, hängt von der Leseaufgabe und dem vorgesehenen Aufbau ab; eine kurze Distanz allein reicht als Auswahlgrund nicht aus.
RFID-Antenne vor dem Kauf prüfen
Gehen Sie vor der Bestellung diese Punkte durch:
- Frequenzbereich und Tag-Typ anhand der Datenblätter abgleichen.
- Lesezone und unerwünschte Lesebereiche festlegen.
- Tag-Ausrichtung prüfen und danach lineare oder zirkulare Polarisation wählen.
- Strahlbreite, Strahlungsdiagramm und Gewinn gemeinsam bewerten.
- Montageflächen und Außenbedingungen einbeziehen. Flüssigkeiten und reflektierende Teile ebenfalls berücksichtigen.
- Kabel, Anschlüsse, Lesegerät und deutsches Länderprofil zusammen prüfen.
- Die Anlage im vorgesehenen Aufbau mit repräsentativen Tags und Objekten testen.
Prüfen Sie, ob die Anlage die gewünschten Tags zuverlässig liest und auch Tags außerhalb der vorgesehenen Zone erfasst. Verändern Sie bei Bedarf Position, Ausrichtung oder Leistung und prüfen Sie die Wirkung erneut. Eine allgemeine Reichweitenangabe aus einem Datenblatt ersetzt diesen Test nicht.
