在無線通信系統(tǒng)中，天線的空間布局直接影響信號(hào)接收的穩(wěn)定性和覆蓋范圍。傳統(tǒng)XY平面天線雖然能滿足基本通信需求，但在復(fù)雜電磁環(huán)境或移動(dòng)場景下，僅依賴XY軸天線可能導(dǎo)致信號(hào)接收不完整，尤其是在垂直方向上信號(hào)衰減嚴(yán)重。Z軸天線的引入彌補(bǔ)了這一缺陷，使系統(tǒng)能夠在三維空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更均衡的信號(hào)接收。然而，出于成本考慮，許多PKE和RFID系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中僅采用2個(gè)XY軸天線或1個(gè)XY軸天線，而舍棄Z軸天線，導(dǎo)致感應(yīng)距離縮短、信號(hào)盲區(qū)增加等問題。本文將從Z軸天線的應(yīng)用原理、實(shí)際應(yīng)用場景及市場常用型號(hào)對比等方面，探討Z軸天線的重要性及優(yōu)化選擇策略。  

 Z軸接收天線的應(yīng)用原理

 三維電磁場接收的必要性 

電磁波在空間中傳播時(shí)，其電場和磁場分量在X、Y、Z三個(gè)方向上均有分布。傳統(tǒng)XY平面天線僅能有效接收水平方向的信號(hào)，而Z軸天線則負(fù)責(zé)垂直方向的信號(hào)接收。在PKE和RFID系統(tǒng)中，若缺少Z軸天線，當(dāng)信號(hào)源（如汽車鑰匙、RFID標(biāo)簽）處于非水平方向時(shí)，接收靈敏度會(huì)大幅下降，甚至出現(xiàn)通信中斷的情況。  

 多徑效應(yīng)與信號(hào)盲區(qū)

在復(fù)雜環(huán)境中（如地下停車場、金屬結(jié)構(gòu)建筑），電磁波會(huì)經(jīng)過多次反射、折射，形成多徑效應(yīng)。Z軸天線的引入可增強(qiáng)垂直方向的信號(hào)接收能力，減少因多徑干擾導(dǎo)致的信號(hào)盲區(qū)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在僅使用XY軸天線的系統(tǒng)中，垂直方向的信號(hào)強(qiáng)度可能衰減30%~50%，而增加Z軸天線后，信號(hào)覆蓋范圍可提升20%~40%。  

極化匹配與信號(hào)穩(wěn)定性

電磁波的極化方向可能隨環(huán)境動(dòng)態(tài)變化，Z軸天線能夠更好地匹配不同極化方向的信號(hào)，提高通信穩(wěn)定性。例如，在汽車PKE系統(tǒng)中，若鑰匙扣處于垂直方向（如放在口袋中），僅XY軸天線的接收效果可能大幅降低，而Z軸天線可確保穩(wěn)定喚醒。  

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Z軸接收天線的應(yīng)用領(lǐng)域

 汽車PKE（被動(dòng)無鑰匙進(jìn)入）系統(tǒng)

PKE系統(tǒng)通常采用 **2XY+1Z** 的天線配置，以確保無論鑰匙處于何種方向（水平或垂直），系統(tǒng)均能穩(wěn)定接收信號(hào)。然而，部分廠商為降低成本，僅采用 **2XY** 或 **1XY+1Z** 配置，導(dǎo)致以下問題：  

垂直方向感應(yīng)距離縮短：如尼桑、雷諾等車型，若減少Z軸天線，車頂或車底區(qū)域的感應(yīng)距離可能下降40%~60%。  

- 姿態(tài)依賴性增強(qiáng)：用戶持鑰匙的姿勢（如豎直放置）可能影響系統(tǒng)響應(yīng)速度。  

 RFID（射頻識(shí)別）系統(tǒng)

在倉儲(chǔ)物流、智能制造等領(lǐng)域，RFID讀寫器的天線布局直接影響標(biāo)簽讀取率。Z軸天線的作用包括：  

- 提高立體貨架讀取率：在多層貨架場景中，Z軸天線可增強(qiáng)垂直方向的信號(hào)覆蓋，使高層標(biāo)簽的讀取距離增加3~7米。  

- 減少信號(hào)盲區(qū)：在金屬密集環(huán)境中，Z軸天線可降低多徑干擾，提高識(shí)別穩(wěn)定性。  

 市場常用Z軸天線型號(hào)及性能對比

在實(shí)際應(yīng)用中，不同型號(hào)的Z軸天線在尺寸、材料和靈敏度上存在差異，主要分為 **塑膠骨架** 和 **鐵氧體材料** 兩大類：  

 塑膠骨架Z軸天線（適用于汽車PKE系統(tǒng)）

| 型號(hào) | 直徑（mm） | 厚度（mm） | 適用車型 | 特點(diǎn) |  

| UC1224 | 12 | 2.4 | 雷諾、梅甘娜 | 成本低，適用于標(biāo)準(zhǔn)PKE系統(tǒng) |  

| UC1724 |

17 | 2.4 | 尼桑（蛋型骨架） | 體積較大，感應(yīng)距離略優(yōu)于UC1224 |  

**特點(diǎn)**：  

- 成本較低，適用于大批量汽車PKE應(yīng)用。  

- 感應(yīng)距離適中，但在金屬密集環(huán)境中可能受限。  

### **4.2 鐵氧體材料Z軸天線（高靈敏度，適用于RFID）**  

| 型號(hào) | 直徑（mm） | 厚度（mm） | 適用場景 | 特點(diǎn) |  

| UC8026S | 8 | 2.0 | 高精度RFID、工業(yè)應(yīng)用 | 焊盤大，金屬兼容性好 |  

| UC6026 | 6 | 2.6 | 微型設(shè)備、緊湊型RFID | 體積最小，適合空間受限場景 |  

特點(diǎn)：  

感應(yīng)距離更遠(yuǎn)**：鐵氧體材料可增強(qiáng)磁場耦合，比塑膠天線感應(yīng)距離提升20%~30%。  

抗干擾能力更強(qiáng)**：適用于金屬環(huán)境或高噪聲場景。  

. 實(shí)際應(yīng)用中的選擇策略

 根據(jù)應(yīng)用場景選擇天線類型

汽車PKE系統(tǒng)：若成本敏感，可采用塑膠骨架天線（如UC1224、UC1724）；若需更高靈敏度，可選用鐵氧體天線（如UC8026S）。  

RFID系統(tǒng)：在金屬環(huán)境或需要長距離讀取時(shí)，優(yōu)先選擇鐵氧體天線（UC8026S或UC6026）。  

 優(yōu)化天線布局以減少盲區(qū)  

PKE系統(tǒng)：至少保留1個(gè)Z軸天線，避免僅依賴XY軸天線。  

-RFID系統(tǒng)：在立體貨架場景中，Z軸天線應(yīng)朝向垂直方向，以增強(qiáng)高層標(biāo)簽讀取能力。  

未來發(fā)展趨勢

更小尺寸、更高靈敏：如UC6026，適用于微型化設(shè)備。  

-低成本高性能材料如復(fù)合磁性材料，可兼顧成本和性能。  

結(jié)論 

Z軸接收天線在PKE、RFID等無線通信系統(tǒng)中具有不可替代的作用，減少Z軸天線會(huì)導(dǎo)致感應(yīng)距離縮短、垂直方向信號(hào)盲區(qū)增加等問題。市場主流Z軸天線可分為塑膠骨架（UC1224、UC1724）和鐵氧體材料（UC8026S、UC6026）兩類，前者適用于成本敏感型汽車PKE系統(tǒng)，后者適用于高靈敏度RFID應(yīng)用。在實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)具體需求選擇合適的天線類型及配置方案，以在成本和性能之間取得最佳平衡。