第2章RFID 技術(shù)基礎(chǔ)(修改)

1、RFID RFID 技術(shù)基礎(chǔ)技術(shù)基礎(chǔ)一一、案例識(shí)讀與分析案例識(shí)讀與分析二二、RFIDRFID技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí)技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí) 三三、 RFIDRFID技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)主要內(nèi)容主要內(nèi)容四四、實(shí)訓(xùn)與實(shí)踐實(shí)訓(xùn)與實(shí)踐 v 無(wú)形的戰(zhàn)略資源無(wú)形的戰(zhàn)略資源無(wú)線電頻譜資源的戰(zhàn)略意義無(wú)線電頻譜資源的戰(zhàn)略意義一、案例識(shí)讀與分析一、案例識(shí)讀與分析案例分析與討論：案例分析與討論：無(wú)線電頻譜資源無(wú)線電頻譜資源 （1）列舉我們?nèi)粘Ｉ钪械臒o(wú)線電主要應(yīng)用？）列舉我們?nèi)粘Ｉ钪械臒o(wú)線電主要應(yīng)用？（2）無(wú)線電頻率作為無(wú)形的戰(zhàn)略資源，對(duì)國(guó)民經(jīng)）無(wú)線電頻率作為無(wú)形的戰(zhàn)略資源，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到

2、怎么的作用？濟(jì)的發(fā)展起到怎么的作用？1.無(wú)線電信號(hào)的特性無(wú)線電信號(hào)的特性 在高頻電路中，我們要處理的無(wú)線電信號(hào)主要有三種在高頻電路中，我們要處理的無(wú)線電信號(hào)主要有三種: :基帶（消基帶（消息）信號(hào)、高頻載波信號(hào)和已調(diào)信號(hào)息）信號(hào)、高頻載波信號(hào)和已調(diào)信號(hào)。所謂。所謂基帶信號(hào)基帶信號(hào)，就是，就是沒(méi)有進(jìn)行調(diào)制之前的原始信號(hào)，也稱調(diào)制信號(hào)。沒(méi)有進(jìn)行調(diào)制之前的原始信號(hào)，也稱調(diào)制信號(hào)。1）時(shí)間特性）時(shí)間特性2）頻譜特性）頻譜特性 3）傳播特性）傳播特性4）調(diào)制特性）調(diào)制特性 二、二、 RFIDRFID技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí)技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí) 時(shí)間特性時(shí)間特性v信號(hào)的描述：無(wú)線電信號(hào)，可以表示為電壓或電電壓或電

3、流的時(shí)間函數(shù)流的時(shí)間函數(shù)，常用時(shí)域波形或數(shù)學(xué)表達(dá)式描述。v時(shí)間特性時(shí)間特性：指信號(hào)隨時(shí)間變化快慢的特性。頻譜特性頻譜特性v頻譜特性頻譜特性：指信號(hào)中各頻率成分的特性。它包含幅頻特性和相頻特性，分別反映信號(hào)中各個(gè)頻率分量的振幅和相位振幅和相位的分布情況。傳播特性傳播特性v傳播特性傳播特性：指信號(hào)的傳播方式、傳播距離、傳播特點(diǎn)等。傳播特性主要根據(jù)其所處的頻段或波段來(lái)區(qū)分。 圖圖2-3 無(wú)線電波的主要傳播方式無(wú)線電波的主要傳播方式（a）直射傳播（）直射傳播（b）地波傳播）地波傳播（c）天波傳播（）天波傳播（d）散射傳播）散射傳播調(diào)制特性調(diào)制特性v調(diào)制調(diào)制：指用調(diào)制信號(hào)去控制高頻載波的參數(shù)，使載波信號(hào)

4、的某一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)（振幅、頻率或相位）按照調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化。v根據(jù)載波受調(diào)制參數(shù)的不同，調(diào)制分三種基本方式：調(diào)制調(diào)制相位調(diào)制（調(diào)相）相位調(diào)制（調(diào)相）振幅調(diào)制（調(diào)幅）振幅調(diào)制（調(diào)幅）頻率調(diào)制（調(diào)頻）頻率調(diào)制（調(diào)頻）二、二、 RFIDRFID技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí)技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí) 2.電磁波譜電磁波譜 電磁波波長(zhǎng)的產(chǎn)生機(jī)理和應(yīng)用領(lǐng)域常常有很大區(qū)別。因此人們常把各電磁波波長(zhǎng)的產(chǎn)生機(jī)理和應(yīng)用領(lǐng)域常常有很大區(qū)別。因此人們常把各類電磁波按波長(zhǎng)大小依次排成一列類電磁波按波長(zhǎng)大小依次排成一列, ,稱為稱為電磁波譜電磁波譜。若按其波長(zhǎng)從。若按其波長(zhǎng)從小到大依次排列小到大依次排列, ,有有: : 射線、射線、X

5、X射線、紫外線、可見(jiàn)光射線、紫外線、可見(jiàn)光( (紫、靛、藍(lán)、紫、靛、藍(lán)、綠、黃、橙、紅綠、黃、橙、紅) )、紅外線、無(wú)線電波、紅外線、無(wú)線電波( (微波、超短波、短波、長(zhǎng)波微波、超短波、短波、長(zhǎng)波) )等。由于它們的性質(zhì)各不相同等。由于它們的性質(zhì)各不相同, ,因而也有許多不同的用途。因而也有許多不同的用途。 圖圖2-42-4各種通信介質(zhì)各種通信介質(zhì)使用的電磁波譜范圍使用的電磁波譜范圍二、二、 RFIDRFID技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí)技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí)3.電磁波的頻譜的劃分與分配電磁波的頻譜的劃分與分配v 頻譜利用問(wèn)題頻譜利用問(wèn)題頻譜的分配頻譜的分配：將頻率根據(jù)不同的業(yè)務(wù)加以分配，以：將頻率根據(jù)不同的

6、業(yè)務(wù)加以分配，以避免頻率使用方面的混亂避免頻率使用方面的混亂頻譜的節(jié)約頻譜的節(jié)約國(guó)際電信聯(lián)盟（國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）3.電磁波的頻譜的劃分與分配電磁波的頻譜的劃分與分配 圖圖2-52-5為為19591959年日內(nèi)瓦會(huì)議制定的將世界劃分為三個(gè)頻率分區(qū)年日內(nèi)瓦會(huì)議制定的將世界劃分為三個(gè)頻率分區(qū)示意圖。示意圖。1 1區(qū)為歐洲和非洲；區(qū)為歐洲和非洲；2 2區(qū)為北美洲和南美洲；區(qū)為北美洲和南美洲；3 3區(qū)為亞洲和澳區(qū)為亞洲和澳洲，國(guó)際電信聯(lián)盟的總部設(shè)在瑞士的日內(nèi)瓦。洲，國(guó)際電信聯(lián)盟的總部設(shè)在瑞士的日內(nèi)瓦。 二、二、 RFIDRFID技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí)技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí) 圖圖2-5 ITU世界世界頻率分區(qū)

7、頻率分區(qū)4. RFID工作頻率的分類工作頻率的分類 射頻標(biāo)簽的工作頻率也就是射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作頻率，射頻標(biāo)簽的工作頻率也就是射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作頻率，是其最重要的特點(diǎn)之一。射頻標(biāo)簽的工作頻率不僅是其最重要的特點(diǎn)之一。射頻標(biāo)簽的工作頻率不僅決定著射決定著射頻識(shí)別系統(tǒng)工作原理（電感耦合還是電磁耦合）、識(shí)別距離，頻識(shí)別系統(tǒng)工作原理（電感耦合還是電磁耦合）、識(shí)別距離，還決定著射頻標(biāo)簽及讀寫器實(shí)現(xiàn)的難易程度和設(shè)備的成本還決定著射頻標(biāo)簽及讀寫器實(shí)現(xiàn)的難易程度和設(shè)備的成本。 二、二、 RFIDRFID技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí)技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí) 1 1）低頻）低頻 (Low Frequency)(Low Freque

8、ncy)使用的頻段在使用的頻段在30-300KHz30-300KHz之間，以之間，以125KHz125KHz、133KHz133KHz最為常見(jiàn)最為常見(jiàn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：不易受干擾，當(dāng)標(biāo)簽靠近金屬或是液體的物品時(shí)，還能夠發(fā)射不易受干擾，當(dāng)標(biāo)簽靠近金屬或是液體的物品時(shí)，還能夠發(fā)射有效發(fā)射訊號(hào)有效發(fā)射訊號(hào)缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：讀取距離短、無(wú)法同時(shí)辨識(shí)多個(gè)標(biāo)簽，主要用于門禁系統(tǒng)、動(dòng)讀取距離短、無(wú)法同時(shí)辨識(shí)多個(gè)標(biāo)簽，主要用于門禁系統(tǒng)、動(dòng)物芯片、汽車防盜器物芯片、汽車防盜器4. RFID工作頻率的分類工作頻率的分類 二、二、 RFIDRFID技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí)技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí) 2 2）中高頻）中高頻 (High Fre

9、quency)(High Frequency)使用頻段在330MHz之間，以13.56MHz最為常見(jiàn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 感應(yīng)距離較長(zhǎng)、讀取速度較快，而且可以同時(shí)辨識(shí)多個(gè)標(biāo)簽，感應(yīng)距離較長(zhǎng)、讀取速度較快，而且可以同時(shí)辨識(shí)多個(gè)標(biāo)簽，主要應(yīng)用于圖書(shū)館管理、產(chǎn)品管理、智能卡等。主要應(yīng)用于圖書(shū)館管理、產(chǎn)品管理、智能卡等。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 易受干擾，當(dāng)標(biāo)簽靠近金屬或是液體的物品時(shí)，還能夠發(fā)射易受干擾，當(dāng)標(biāo)簽靠近金屬或是液體的物品時(shí)，還能夠發(fā)射有效發(fā)射訊號(hào)。有效發(fā)射訊號(hào)。4. RFID工作頻率的分類工作頻率的分類 二、二、 RFIDRFID技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí)技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí) 3 3）超高頻）超高頻 (Ultra H

10、igh Frequency)(Ultra High Frequency)使用頻段在433950MHz之間，以433MHz、868950MHz最為常見(jiàn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 讀取距離較遠(yuǎn)、傳輸速率較快、可同時(shí)讀取辨識(shí)大量卷標(biāo)、天線可用蝕刻或印刷方式制造。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 在金屬和液體的物品上讀取率不佳，主要用于鐵路車廂監(jiān)控、倉(cāng)存管理。4. RFID工作頻率的分類工作頻率的分類 二、二、 RFIDRFID技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí)技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí) 4 4）微波）微波 (Microwave)(Microwave) 使用頻段在使用頻段在1GHz1GHz以上，其中以以上，其中以2.45GHz2.45GHz及及5.8GHz5

11、.8GHz最為常見(jiàn)特最為常見(jiàn)特性與超高頻類似，對(duì)于環(huán)境的敏感性較高；主要用于行李追性與超高頻類似，對(duì)于環(huán)境的敏感性較高；主要用于行李追蹤、物品管理、供應(yīng)鏈管理等。蹤、物品管理、供應(yīng)鏈管理等。 微波射頻標(biāo)簽的典型應(yīng)用包括微波射頻標(biāo)簽的典型應(yīng)用包括：移動(dòng)車輛識(shí)別、電子身份證、：移動(dòng)車輛識(shí)別、電子身份證、倉(cāng)儲(chǔ)物流應(yīng)用、電子閉鎖防盜（電子遙控門鎖控制器）等倉(cāng)儲(chǔ)物流應(yīng)用、電子閉鎖防盜（電子遙控門鎖控制器）等。相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有：相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有：ISO10374ISO10374，ISO18000-4ISO18000-4（2.45GHz2.45GHz）、）、ISO18000-5ISO18000-5（5.8G

12、Hz5.8GHz）、）、ISO18000-6ISO18000-6（860-930MHz860-930MHz）、）、ISO18000-7ISO18000-7（433.92MHz433.92MHz），），ANSI NCITS256-1999ANSI NCITS256-1999等。等。 卷標(biāo)比較表卷標(biāo)比較表- -使用頻率使用頻率低頻低頻(LF)高頻高頻(HF)超高頻超高頻(UHF)微波微波(Microwave)頻率100500KHz1015MHz433950MHz1GHz以上常見(jiàn)頻段125KHz135KHz13.56MHz433MHz868950MHz2.45GHz5.8GHz系統(tǒng)型態(tài)被動(dòng)式被動(dòng)/主

13、動(dòng)式被動(dòng)/主動(dòng)式被動(dòng)/主動(dòng)式全球接受頻率是是部分部分通訊距離50cm以內(nèi)1.5M以內(nèi)310m310m傳輸功率72dBA/m42dBA/m10mW4W4W成熟度成熟成熟新技術(shù)開(kāi)發(fā)中讀取方式電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)微波共振微波共振23二、二、 RFID RFID技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí)技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí) 卷標(biāo)比較表卷標(biāo)比較表- -使用頻率（續(xù)）使用頻率（續(xù)）低頻低頻(LF)高頻高頻(HF)超高頻超高頻(UHF)微波微波(Microwave)價(jià)格低中高高環(huán)境影響X金屬潮濕潮濕數(shù)據(jù)傳輸率低高較高最高內(nèi)存(Bytes)641K256512K645121664ISO對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)ISO18000-2Two Type被動(dòng)式IS

14、O18000-3Two Mode被動(dòng)式ISO18000-6Two Type被動(dòng)/半主動(dòng)式ISO18000-4Two Mode被動(dòng)式/半主動(dòng)式應(yīng)用門禁系統(tǒng)動(dòng)物識(shí)別存貨控制芯片防盜鎖智慧卡圖書(shū)館管理商品管理鐵路車廂監(jiān)控倉(cāng)存管理道路收費(fèi)系統(tǒng)24二、二、 RFID RFID技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí)技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí) 射頻識(shí)別系統(tǒng)工作頻段射頻識(shí)別系統(tǒng)工作頻段 二、二、 RFID RFID技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí)技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí) 二、二、 RFID RFID技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí)技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí) 射頻識(shí)別系統(tǒng)工作頻段如表射頻識(shí)別系統(tǒng)工作頻段如表2-1所示。并非表所示。并非表2-1中的所有頻率在射頻識(shí)中的所有頻率在射頻

15、識(shí)別中都得到了廣泛應(yīng)用，主要采用的別中都得到了廣泛應(yīng)用，主要采用的RFID頻率為有以下四個(gè)：頻率為有以下四個(gè)：13.56007MHz，91513MHz，245050MHz，580075MHz。二、二、 RFID RFID技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí)技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí) 5.國(guó)際國(guó)際RFID技術(shù)特點(diǎn)及相關(guān)管理規(guī)則技術(shù)特點(diǎn)及相關(guān)管理規(guī)則 從應(yīng)用的趨勢(shì)來(lái)看，現(xiàn)代物流業(yè)、商品零售業(yè)會(huì)廣泛應(yīng)用從應(yīng)用的趨勢(shì)來(lái)看，現(xiàn)代物流業(yè)、商品零售業(yè)會(huì)廣泛應(yīng)用RFIDRFID技術(shù)，技術(shù)，為什么為什么UHFUHF頻段的頻段的RFIDRFID技術(shù)會(huì)成為全球熱點(diǎn)技術(shù)會(huì)成為全球熱點(diǎn)? ?主要有以下幾個(gè)需考慮的因主要有以下幾個(gè)需考慮的因素素(

16、 (見(jiàn)表見(jiàn)表2-22-2所示所示) )。 二、二、 RFID RFID技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí)技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí) 6.國(guó)際國(guó)際RFID技術(shù)特點(diǎn)及相關(guān)管理規(guī)則技術(shù)特點(diǎn)及相關(guān)管理規(guī)則 基于基于RFID的技術(shù)特點(diǎn)和潛在的應(yīng)用空間，國(guó)際相關(guān)無(wú)線電管理機(jī)構(gòu)已的技術(shù)特點(diǎn)和潛在的應(yīng)用空間，國(guó)際相關(guān)無(wú)線電管理機(jī)構(gòu)已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行頻率規(guī)劃工作，并制定了相應(yīng)的管理政策，具體情況如表經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行頻率規(guī)劃工作，并制定了相應(yīng)的管理政策，具體情況如表2-3所示。所示。二、二、 RFID RFID技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí)技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí) 7.我國(guó)我國(guó)860960MHz頻段頻率規(guī)劃和指配情況頻段頻率規(guī)劃和指配情況 我國(guó)的無(wú)線電管理機(jī)構(gòu)正積極

17、開(kāi)展我國(guó)的無(wú)線電管理機(jī)構(gòu)正積極開(kāi)展RFID的頻率規(guī)劃和指配工作，并啟的頻率規(guī)劃和指配工作，并啟動(dòng)了相關(guān)技術(shù)研究工作。我國(guó)所從事的頻率規(guī)劃工作的指導(dǎo)原則應(yīng)是：動(dòng)了相關(guān)技術(shù)研究工作。我國(guó)所從事的頻率規(guī)劃工作的指導(dǎo)原則應(yīng)是：(1)必須確?，F(xiàn)有業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行，必須確?，F(xiàn)有業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行，在專用頻段、公眾移動(dòng)通信、集群通信頻在專用頻段、公眾移動(dòng)通信、集群通信頻段不能安排此項(xiàng)業(yè)務(wù)；段不能安排此項(xiàng)業(yè)務(wù)；(2) 在電磁兼容分析和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上制訂出在電磁兼容分析和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上制訂出RFID工作頻帶、發(fā)射功率、帶外工作頻帶、發(fā)射功率、帶外發(fā)射、雜散發(fā)射等指標(biāo)，必要時(shí)要制訂配套的相關(guān)臺(tái)站管理規(guī)定發(fā)射、雜散發(fā)射等指標(biāo)

18、，必要時(shí)要制訂配套的相關(guān)臺(tái)站管理規(guī)定；(3)制訂設(shè)備的無(wú)線技術(shù)指標(biāo)時(shí)，要考慮滿足制訂設(shè)備的無(wú)線技術(shù)指標(biāo)時(shí)，要考慮滿足RFID業(yè)務(wù)在中國(guó)的大規(guī)模有效使業(yè)務(wù)在中國(guó)的大規(guī)模有效使用的頻帶、信道帶寬、帶外雜散、發(fā)射功率的相關(guān)要求。表用的頻帶、信道帶寬、帶外雜散、發(fā)射功率的相關(guān)要求。表2-4是我國(guó)在是我國(guó)在860960MHz頻段的頻率規(guī)劃和指配情況。頻段的頻率規(guī)劃和指配情況。 二、二、 RFID RFID技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí)技術(shù)之頻譜基礎(chǔ)知識(shí) 8.我國(guó)無(wú)線電頻率劃分圖我國(guó)無(wú)線電頻率劃分圖 三、三、 RFID RFID技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)1. RFID天線概述天線概述 電子標(biāo)簽和

19、讀寫器通過(guò)各自的電子標(biāo)簽和讀寫器通過(guò)各自的天線構(gòu)建起二者之間非接觸天線構(gòu)建起二者之間非接觸信息傳輸通道信息傳輸通道，如圖，如圖2-72-7所示。無(wú)論是射頻標(biāo)簽還是讀寫器所示。無(wú)論是射頻標(biāo)簽還是讀寫器的正常工作，都離不開(kāi)天線或藕合線圈：一方面，無(wú)源的射的正常工作，都離不開(kāi)天線或藕合線圈：一方面，無(wú)源的射頻標(biāo)簽芯片要啟動(dòng)電路工作需要通過(guò)天線在讀寫器天線產(chǎn)生頻標(biāo)簽芯片要啟動(dòng)電路工作需要通過(guò)天線在讀寫器天線產(chǎn)生的電磁場(chǎng)中獲得足夠的能量；一方面，天線決定了射頻標(biāo)簽的電磁場(chǎng)中獲得足夠的能量；一方面，天線決定了射頻標(biāo)簽與讀寫器之間的通訊信道和通訊方式，與讀寫器之間的通訊信道和通訊方式，天線在射頻標(biāo)簽與讀天線

20、在射頻標(biāo)簽與讀寫器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊過(guò)程中起到了關(guān)鍵的作用！寫器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊過(guò)程中起到了關(guān)鍵的作用！圖圖2-7 RFID2-7 RFID讀寫器、標(biāo)簽天線讀寫器、標(biāo)簽天線1. RFID天線概述天線概述（1）天線的作用與地位天線的作用與地位 無(wú)線電發(fā)射機(jī)輸出的射頻信號(hào)功率，通過(guò)饋線（電纜）輸送到天無(wú)線電發(fā)射機(jī)輸出的射頻信號(hào)功率，通過(guò)饋線（電纜）輸送到天線，由天線以電磁波形式輻射出去線，由天線以電磁波形式輻射出去。電磁波到達(dá)接收地點(diǎn)后，由天線接。電磁波到達(dá)接收地點(diǎn)后，由天線接下來(lái)（僅僅接收很小很小一部分功率），并通過(guò)饋線送到無(wú)線電接收機(jī)。下來(lái)（僅僅接收很小很小一部分功率），并通過(guò)饋線送到無(wú)線電接收機(jī)。可見(jiàn)

21、，天線是發(fā)射和接收電磁波的一個(gè)重要的無(wú)線電設(shè)備，可見(jiàn)，天線是發(fā)射和接收電磁波的一個(gè)重要的無(wú)線電設(shè)備，沒(méi)有天線也沒(méi)有天線也就沒(méi)有無(wú)線電通信。就沒(méi)有無(wú)線電通信。 三、三、 RFID RFID技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)三、三、 RFIDRFID技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)2. RFID天線基礎(chǔ)知識(shí)天線基礎(chǔ)知識(shí)v概念辨析（概念辨析（dBmdBm、dBidBi、dBddBd、dBdB、dBcdBc）v插損插損：指當(dāng)某一器件或部件接入傳輸電路后所增加的衰減，單位用：指當(dāng)某一器件或部件接入傳輸電路后所增加的衰減，單位用dBdB表示。表示。v噪聲系數(shù)噪聲系數(shù)：輸出信噪

22、比與輸入信噪比的比值，實(shí)際使用時(shí)轉(zhuǎn)化為分貝（：輸出信噪比與輸入信噪比的比值，實(shí)際使用時(shí)轉(zhuǎn)化為分貝（dBdB）來(lái)計(jì)算。來(lái)計(jì)算。v耦合度耦合度：指耦合端口與輸入端口的功率比，單位用（：指耦合端口與輸入端口的功率比，單位用（dBdB）來(lái)表示。）來(lái)表示。v隔離度隔離度：指本振或信號(hào)泄露到其他端口的功率與原有功率之比，單位用（：指本振或信號(hào)泄露到其他端口的功率與原有功率之比，單位用（dBdB）來(lái)表示。來(lái)表示。v天線增益天線增益：天線將發(fā)射功率往某一指定方向集中輻射的能力。：天線將發(fā)射功率往某一指定方向集中輻射的能力。v天線方向圖天線方向圖：天線輻射出的電磁波在自由空間存在的范圍。方向圖的寬度一：天線輻射

23、出的電磁波在自由空間存在的范圍。方向圖的寬度一般是指主瓣寬度，即從最大值下降一半時(shí)兩點(diǎn)所張得夾角。般是指主瓣寬度，即從最大值下降一半時(shí)兩點(diǎn)所張得夾角。E E面方向圖面方向圖：與電場(chǎng)平行的平面內(nèi)的輻射方向圖；：與電場(chǎng)平行的平面內(nèi)的輻射方向圖；H H面方向圖面方向圖：與磁場(chǎng)平行的平面內(nèi)的輻射方向圖；：與磁場(chǎng)平行的平面內(nèi)的輻射方向圖；v天線前后比天線前后比：指最大正向增益與最大反向增益之比，單位（：指最大正向增益與最大反向增益之比，單位（dBdB）來(lái)表示。）來(lái)表示。三、三、 RFIDRFID技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)v3. RFID天線分類天線分類v 天線是一種以電磁波形式把前

24、端射頻信號(hào)接收或輻射出去的裝置，是天線是一種以電磁波形式把前端射頻信號(hào)接收或輻射出去的裝置，是電路域空間的界面器件，用來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)行波與自由空間波能量的轉(zhuǎn)化電路域空間的界面器件，用來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)行波與自由空間波能量的轉(zhuǎn)化。v 按用途分類，按用途分類，可分為通信天線、電視天線、雷達(dá)天線等；可分為通信天線、電視天線、雷達(dá)天線等；v 按工作頻段分類，按工作頻段分類，可分為短波天線、超短波天線、微波天線等；可分為短波天線、超短波天線、微波天線等； v 按方向性分類，按方向性分類，可分為全向天線、定向天線等；可分為全向天線、定向天線等；v 按外形分類，按外形分類，可分為線狀天線、面狀天線等；可分為線狀天線、面狀天

25、線等；v 按天線的設(shè)計(jì)工藝分類，分為線圈型、微帶貼片型、偶極子型。按天線的設(shè)計(jì)工藝分類，分為線圈型、微帶貼片型、偶極子型。三、三、 RFIDRFID技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)v3. RFID天線分類天線分類v 線圈天線：線圈天線：當(dāng)當(dāng)RFID線圈天線進(jìn)入讀寫器產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)中時(shí)，它線圈天線進(jìn)入讀寫器產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)中時(shí)，它與讀寫器天線之間的相互作用類似于變壓器初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間與讀寫器天線之間的相互作用類似于變壓器初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的相互作用。的相互作用。v 偶極子天線：偶極子天線：指由兩段同樣粗細(xì)和等長(zhǎng)的直導(dǎo)線排成一條指由兩段同樣粗細(xì)和等長(zhǎng)的直導(dǎo)線排成一條直線構(gòu)成

26、，信號(hào)從中間的兩個(gè)端點(diǎn)饋入。在遠(yuǎn)距離直線構(gòu)成，信號(hào)從中間的兩個(gè)端點(diǎn)饋入。在遠(yuǎn)距離RFID應(yīng)用系統(tǒng)中最常用。應(yīng)用系統(tǒng)中最常用。三、三、 RFIDRFID技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)v 微帶天線微帶天線：是在帶有導(dǎo)體接地板的介質(zhì)基片上貼加導(dǎo)體薄：是在帶有導(dǎo)體接地板的介質(zhì)基片上貼加導(dǎo)體薄片形成的。片形成的。v 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 剖面薄，體積小，重量輕；剖面薄，體積小，重量輕； 具有平面結(jié)構(gòu)，并可制成與導(dǎo)彈、衛(wèi)星等載體共形的結(jié)構(gòu)；具有平面結(jié)構(gòu)，并可制成與導(dǎo)彈、衛(wèi)星等載體共形的結(jié)構(gòu)； 饋電網(wǎng)絡(luò)可與天線結(jié)構(gòu)一起制成，并可采用印制電路技術(shù)進(jìn)行大饋電網(wǎng)絡(luò)可與天線結(jié)構(gòu)一起制成，并可采用印制電路技術(shù)進(jìn)

27、行大批量生產(chǎn)；批量生產(chǎn)； 能與有源器件和電路集成為單一的模件；能與有源器件和電路集成為單一的模件； 便于獲得圓極化，容易實(shí)現(xiàn)雙頻帶、雙極化等多功能工作。便于獲得圓極化，容易實(shí)現(xiàn)雙頻帶、雙極化等多功能工作。v 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 頻帶窄；頻帶窄； 有導(dǎo)體和介質(zhì)損耗，并且會(huì)激勵(lì)表面波，導(dǎo)致輻射效率降低；有導(dǎo)體和介質(zhì)損耗，并且會(huì)激勵(lì)表面波，導(dǎo)致輻射效率降低； 功率容量小，一般用于中、小功率場(chǎng)合；性能受基片材料影響大；功率容量小，一般用于中、小功率場(chǎng)合；性能受基片材料影響大；板狀天線板狀天線 前面已指出，四個(gè)半波振子排成一個(gè)前面已指出，四個(gè)半波振子排成一個(gè)垂直放置的直線陣的增益約為垂直放置的直線陣的增益約為 8

28、 dB；一；一側(cè)加有一個(gè)反射板的四元式直線陣，即常側(cè)加有一個(gè)反射板的四元式直線陣，即常規(guī)板狀天線，其增益約為規(guī)板狀天線，其增益約為 14 17 dB 。 一側(cè)加有一個(gè)反射板的八元式直線陣一側(cè)加有一個(gè)反射板的八元式直線陣，即加長(zhǎng)型板狀天線，其增益約為，即加長(zhǎng)型板狀天線，其增益約為 16 19 dB . 不言而喻，加長(zhǎng)型板狀天線的長(zhǎng)不言而喻，加長(zhǎng)型板狀天線的長(zhǎng)度，為常規(guī)板狀天線的一倍，達(dá)度，為常規(guī)板狀天線的一倍，達(dá) 2.4 m 左左右。右。三、三、 RFID RFID技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)3. RFID3. RFID天線分類天線分類 高增益柵狀拋物面天線高增益柵狀拋物面天

29、線 從性能價(jià)格比出發(fā)，人們常常選用從性能價(jià)格比出發(fā)，人們常常選用柵狀拋物面天線柵狀拋物面天線作為作為直放站施主天線。由于直放站施主天線。由于拋物面拋物面具有良好的聚焦作用，具有良好的聚焦作用，所以拋物面天線集射能力強(qiáng)，所以拋物面天線集射能力強(qiáng)，直徑為直徑為 1.5 m 的的柵狀拋物柵狀拋物面天線，面天線，在在900兆頻段，兆頻段，其增益即可達(dá)其增益即可達(dá) G = 20 dB . 它特它特別適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信，例如它常常被選用為直放站的別適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信，例如它常常被選用為直放站的施主天線。施主天線。 拋物面采用柵狀結(jié)構(gòu)，一是為了減輕天拋物面采用柵狀結(jié)構(gòu)，一是為了減輕天線的重量，二是為了減少風(fēng)

30、的阻力。線的重量，二是為了減少風(fēng)的阻力。 拋物面天線一般都能給出拋物面天線一般都能給出 不低于不低于 30 dB 的前后比的前后比 ，這也正是，這也正是直放站系統(tǒng)防自激而直放站系統(tǒng)防自激而對(duì)接收天線對(duì)接收天線所提出的必須滿足的技術(shù)指標(biāo)。所提出的必須滿足的技術(shù)指標(biāo)。 三、三、 RFID RFID技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)3. RFID3. RFID天線分類天線分類 八木定向天線八木定向天線 八木定向天線，八木定向天線，具有具有增益較高、增益較高、結(jié)構(gòu)輕巧、架設(shè)方便、價(jià)格便宜等優(yōu)結(jié)構(gòu)輕巧、架設(shè)方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。點(diǎn)。因此，它特別適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通因此，它特別適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信

31、，例如它是室內(nèi)分布系統(tǒng)的室外接信，例如它是室內(nèi)分布系統(tǒng)的室外接收天線的首選天線類型。收天線的首選天線類型。 八木定向天線的單元數(shù)越多，其八木定向天線的單元數(shù)越多，其增益越高，增益越高，通常采用通常采用 6 12 單元的八單元的八木定向天線，木定向天線，其增益可達(dá)其增益可達(dá) 1015 dB 。 三、三、 RFID RFID技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)3. RFID3. RFID天線分類天線分類 室內(nèi)吸頂天線室內(nèi)吸頂天線 室內(nèi)吸頂天線必須具有結(jié)構(gòu)輕巧、室內(nèi)吸頂天線必須具有結(jié)構(gòu)輕巧、外型美觀、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。外型美觀、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。 現(xiàn)今市場(chǎng)上見(jiàn)到的室內(nèi)吸頂天線，現(xiàn)今市場(chǎng)上見(jiàn)到

32、的室內(nèi)吸頂天線，外形花色很多，但其內(nèi)芯的購(gòu)造幾乎都外形花色很多，但其內(nèi)芯的購(gòu)造幾乎都是一樣的。這種吸頂天線的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，是一樣的。這種吸頂天線的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，雖然尺寸很小，但由于是在天線寬帶理雖然尺寸很小，但由于是在天線寬帶理論的基礎(chǔ)上，借助計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)，論的基礎(chǔ)上，借助計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)，以及使用網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行調(diào)試，所以能以及使用網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行調(diào)試，所以能很好地滿足在非常寬的工作頻帶內(nèi)的駐很好地滿足在非常寬的工作頻帶內(nèi)的駐波比要求，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在很寬的頻波比要求，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在很寬的頻帶內(nèi)工作的天線其駐波比指標(biāo)為帶內(nèi)工作的天線其駐波比指標(biāo)為VSWR 2 。當(dāng)然，能達(dá)到。當(dāng)然，能達(dá)到VSWR

33、1.5 更好。更好。順便指出，順便指出，室內(nèi)吸頂天線屬于低增益天室內(nèi)吸頂天線屬于低增益天線線, 一般為一般為 G = 2 dB 。 三、三、 RFID RFID技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)3. RFID3. RFID天線分類天線分類 室內(nèi)壁掛天線室內(nèi)壁掛天線 室內(nèi)壁掛天線同樣必須具有結(jié)構(gòu)室內(nèi)壁掛天線同樣必須具有結(jié)構(gòu)輕巧、外型美觀、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。輕巧、外型美觀、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。 現(xiàn)今市場(chǎng)上見(jiàn)到的室內(nèi)吸頂天線，現(xiàn)今市場(chǎng)上見(jiàn)到的室內(nèi)吸頂天線，外形花色很多，但其內(nèi)芯的購(gòu)造幾乎外形花色很多，但其內(nèi)芯的購(gòu)造幾乎也都是一樣的。這種壁掛天線的內(nèi)部也都是一樣的。這種壁掛天線的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，屬于

34、空氣介質(zhì)型微帶天線。由結(jié)構(gòu)，屬于空氣介質(zhì)型微帶天線。由于采用了展寬天線頻寬的輔助結(jié)構(gòu)，于采用了展寬天線頻寬的輔助結(jié)構(gòu)，借助計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)，以及使用網(wǎng)借助計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)，以及使用網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行調(diào)試，所以能較好地滿絡(luò)分析儀進(jìn)行調(diào)試，所以能較好地滿足了工作寬頻帶的要求。順便指出，足了工作寬頻帶的要求。順便指出，室內(nèi)壁掛天線具有一定的增益，約為室內(nèi)壁掛天線具有一定的增益，約為G = 7 dB 。 三、三、 RFID RFID技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)3. RFID3. RFID天線分類天線分類 三、三、 RFIDRFID技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)v4.

35、RFID天線的性能要求天線的性能要求標(biāo)簽天線的必要條件標(biāo)簽天線的必要條件足夠小以至于能夠貼到需要的物品上。足夠小以至于能夠貼到需要的物品上。有全向或半球覆蓋的方向性有全向或半球覆蓋的方向性提供最大可能的信號(hào)給標(biāo)簽芯片提供最大可能的信號(hào)給標(biāo)簽芯片無(wú)論物品處于什么方向，天線的極化都能與讀卡機(jī)的詢問(wèn)信無(wú)論物品處于什么方向，天線的極化都能與讀卡機(jī)的詢問(wèn)信號(hào)相匹配號(hào)相匹配具有魯棒性具有魯棒性非常便宜非常便宜選擇標(biāo)簽天線時(shí)考慮的因素選擇標(biāo)簽天線時(shí)考慮的因素天線的類型天線的類型天線的阻抗天線的阻抗應(yīng)用到物品上的射頻性能應(yīng)用到物品上的射頻性能三、三、 RFIDRFID技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基

36、本知識(shí)v 4. RFID天線的性能要求天線的性能要求讀寫器天線讀寫器天線設(shè)計(jì)讀寫器天線的基本條件設(shè)計(jì)讀寫器天線的基本條件 天線線圈的電流最大，用于產(chǎn)生最大的磁通量；天線線圈的電流最大，用于產(chǎn)生最大的磁通量； 功率匹配，以最大限度地利用磁通量的可用能量；功率匹配，以最大限度地利用磁通量的可用能量； 足夠的帶寬，保證載波信號(hào)的傳輸。足夠的帶寬，保證載波信號(hào)的傳輸。（1） 電磁波的輻射電磁波的輻射 導(dǎo)線上有交變電流流動(dòng)時(shí)，就可以發(fā)生電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線上有交變電流流動(dòng)時(shí)，就可以發(fā)生電磁波的輻射，輻射的能力與導(dǎo)線的長(zhǎng)度和形狀有關(guān)。如圖導(dǎo)線的長(zhǎng)度和形狀有關(guān)。如圖1.1 a 所示，若兩導(dǎo)線的距離

37、很近，電場(chǎng)被束所示，若兩導(dǎo)線的距離很近，電場(chǎng)被束縛在兩導(dǎo)線之間，因而輻射很微弱；將兩導(dǎo)線張開(kāi)，如圖縛在兩導(dǎo)線之間，因而輻射很微弱；將兩導(dǎo)線張開(kāi)，如圖1.1 b 所示，電場(chǎng)所示，電場(chǎng)就散播在周圍空間，因而輻射增強(qiáng)。就散播在周圍空間，因而輻射增強(qiáng)。 必須指出，當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度必須指出，當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度 L 遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于波長(zhǎng) 時(shí)，輻射很微弱；導(dǎo)線的長(zhǎng)時(shí)，輻射很微弱；導(dǎo)線的長(zhǎng)度度 L 增大到可與波長(zhǎng)相比擬時(shí)，導(dǎo)線上的電流將大大增加，因而就能形成增大到可與波長(zhǎng)相比擬時(shí)，導(dǎo)線上的電流將大大增加，因而就能形成較強(qiáng)的輻射。較強(qiáng)的輻射。圖1.1 a圖1.1 b三、三、 RFID RFID技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)技術(shù)

38、基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)2. RFID2. RFID天線性能的主要參數(shù)天線性能的主要參數(shù) v 振子：振子：振子是天線上的元器件，全稱是天線振子，具有導(dǎo)向和放大振子是天線上的元器件，全稱是天線振子，具有導(dǎo)向和放大電磁波的作用，使天線接收到的電磁信號(hào)更強(qiáng)。振子是用導(dǎo)電性較好電磁波的作用，使天線接收到的電磁信號(hào)更強(qiáng)。振子是用導(dǎo)電性較好的金屬制造的。振子有的是桿狀的形狀，也有的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，一般是的金屬制造的。振子有的是桿狀的形狀，也有的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，一般是很多個(gè)振子平行排列在天線上。很多個(gè)振子平行排列在天線上。v 饋線：饋線：電視機(jī)中一種信號(hào)線。饋線是早期電視機(jī)與室外天線連接的電視機(jī)中一種信號(hào)線。饋線是早期

39、電視機(jī)與室外天線連接的信號(hào)線，其線扁平一般為雙線，兩線之間有較寬的距離目的是減小線信號(hào)線，其線扁平一般為雙線，兩線之間有較寬的距離目的是減小線間分布電容對(duì)電視微弱信號(hào)的衰減，線體為絕緣塑料外部沒(méi)有屏蔽層，間分布電容對(duì)電視微弱信號(hào)的衰減，線體為絕緣塑料外部沒(méi)有屏蔽層，抗干擾能力極差，室外使用其性能還會(huì)受陰雨天氣的影響?？垢蓴_能力極差，室外使用其性能還會(huì)受陰雨天氣的影響。 現(xiàn)在由現(xiàn)在由于有線電視的普及電視信號(hào)線完全由同軸電纜取代。于有線電視的普及電視信號(hào)線完全由同軸電纜取代。v 它的主要任務(wù)是有效地傳輸信號(hào)能量，因此，它應(yīng)能將發(fā)射機(jī)發(fā)出的它的主要任務(wù)是有效地傳輸信號(hào)能量，因此，它應(yīng)能將發(fā)射機(jī)發(fā)出的

40、信號(hào)功率以最小的損耗傳送到發(fā)射天線的輸入端，或?qū)⑻炀€接收到的信號(hào)功率以最小的損耗傳送到發(fā)射天線的輸入端，或?qū)⑻炀€接收到的信號(hào)以最小的損耗傳送到接收機(jī)輸入端，同時(shí)它本身不應(yīng)拾取或產(chǎn)生信號(hào)以最小的損耗傳送到接收機(jī)輸入端，同時(shí)它本身不應(yīng)拾取或產(chǎn)生雜散干擾信號(hào)，這樣，就要求傳輸線必須屏蔽。當(dāng)饋線的物理長(zhǎng)度等雜散干擾信號(hào)，這樣，就要求傳輸線必須屏蔽。當(dāng)饋線的物理長(zhǎng)度等于或大于所傳送信號(hào)的波長(zhǎng)時(shí)，傳輸線又叫做長(zhǎng)線。于或大于所傳送信號(hào)的波長(zhǎng)時(shí)，傳輸線又叫做長(zhǎng)線。（2） 對(duì)稱振子對(duì)稱振子 對(duì)稱振子是一種經(jīng)典的、迄今為止使用最廣泛的天線，單個(gè)半波對(duì)稱振對(duì)稱振子是一種經(jīng)典的、迄今為止使用最廣泛的天線，單個(gè)半波對(duì)稱

41、振子可簡(jiǎn)單、獨(dú)立地使用或用作為拋物面天線的饋源，也可采用多個(gè)半波對(duì)稱子可簡(jiǎn)單、獨(dú)立地使用或用作為拋物面天線的饋源，也可采用多個(gè)半波對(duì)稱振子組成天線陣。振子組成天線陣。 兩臂長(zhǎng)度相等的振子叫做對(duì)稱振子。每臂長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)、全長(zhǎng)為兩臂長(zhǎng)度相等的振子叫做對(duì)稱振子。每臂長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)、全長(zhǎng)為二分之一波長(zhǎng)的振子，稱半波對(duì)稱振子二分之一波長(zhǎng)的振子，稱半波對(duì)稱振子, 見(jiàn)見(jiàn) 圖圖1.2 a 。 另外，還有一種異型半波對(duì)稱振子，可看成是將全波對(duì)稱振子折合成一另外，還有一種異型半波對(duì)稱振子，可看成是將全波對(duì)稱振子折合成一個(gè)窄長(zhǎng)的矩形框，并把全波對(duì)稱振子的兩個(gè)端點(diǎn)相疊，這個(gè)窄長(zhǎng)的矩形框稱個(gè)窄長(zhǎng)的矩形框，并把

42、全波對(duì)稱振子的兩個(gè)端點(diǎn)相疊，這個(gè)窄長(zhǎng)的矩形框稱為折合振子，注意，折合振子的長(zhǎng)度也是為二分之一波長(zhǎng)，故稱為半波折合為折合振子，注意，折合振子的長(zhǎng)度也是為二分之一波長(zhǎng)，故稱為半波折合振子振子, 見(jiàn)見(jiàn) 圖圖1.2 b 。1/4波長(zhǎng)波長(zhǎng)對(duì)稱振子對(duì)稱振子1/4波長(zhǎng)波長(zhǎng)1/2波長(zhǎng)波長(zhǎng)圖1.2 a圖1.2 b三、三、 RFID RFID技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)2. RFID2. RFID天線性能的主要參數(shù)天線性能的主要參數(shù) （3） 天線的方向性天線的方向性 發(fā)射發(fā)射天線的基本功能之一是把從饋線取得的能量向周圍空間輻射出去，天線的基本功能之一是把從饋線取得的能量向周圍空間輻射出去，基本

43、功能之二是把大部分能量朝所需的方向輻射?；竟δ苤前汛蟛糠帜芰砍璧姆较蜉椛?。 垂直放置的半波對(duì)垂直放置的半波對(duì)稱振子具有平放的稱振子具有平放的 “面包圈面包圈” 形的立體方向圖（圖形的立體方向圖（圖1.3.1 a）。）。 立體方向立體方向圖雖然立體感強(qiáng)，但繪制困難，圖雖然立體感強(qiáng)，但繪制困難， 圖圖1.3.1 b 與圖與圖1.3.1 c 給出了它的兩個(gè)給出了它的兩個(gè)主平面方向圖，平面方向圖描述天線在某指定平面上的方向性。從圖主平面方向圖，平面方向圖描述天線在某指定平面上的方向性。從圖1.3.1 b 可以看出，在振子的軸線方向上輻射為零，最大輻射方向在水平可以看出，在振子的軸線方向上輻射

44、為零，最大輻射方向在水平面上；而從圖面上；而從圖1.3.1 c 可以看出，在水平面上各個(gè)方向上的輻射一樣大?？梢钥闯觯谒矫嫔细鱾€(gè)方向上的輻射一樣大。圖圖1.3.1 c 水平面方向圖水平面方向圖圖圖1.3.1 b 垂直面方向圖垂直面方向圖圖圖1.3.1 a 立體方向圖立體方向圖三、三、 RFID RFID技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)2. RFID天線性能的主要參數(shù)天線性能的主要參數(shù)（3）天線的方向性增強(qiáng)）天線的方向性增強(qiáng) 若干個(gè)對(duì)稱振子組成，能夠控制輻射，產(chǎn)生若干個(gè)對(duì)稱振子組成，能夠控制輻射，產(chǎn)生“扁平的面包圈扁平的面包圈” ，把信號(hào)進(jìn)一步集中到在水平面把信號(hào)進(jìn)一步集中到

45、在水平面方向上。方向上。 下圖是下圖是4個(gè)半波對(duì)稱振子沿垂線上下排列成一個(gè)個(gè)半波對(duì)稱振子沿垂線上下排列成一個(gè)垂直四元陣時(shí)的垂直四元陣時(shí)的立體方向圖和垂直面立體方向圖和垂直面方向圖。方向圖。垂直面方向圖垂直面方向圖立體方向圖立體方向圖三、三、 RFID RFID技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)2. RFID天線性能的主要參數(shù)天線性能的主要參數(shù)也可以也可以利用反射板可把輻射能控制到單側(cè)方向利用反射板可把輻射能控制到單側(cè)方向 平面反射板放在陣列的一邊構(gòu)成扇形區(qū)覆蓋天線。下面的水平面方向圖說(shuō)明了平面反射板放在陣列的一邊構(gòu)成扇形區(qū)覆蓋天線。下面的水平面方向圖說(shuō)明了反射反射面面的作用的作用

46、-反射面把功率反射到反射面把功率反射到單側(cè)方向，單側(cè)方向，提高了增益。提高了增益。全向陣全向陣 （垂直陣列（垂直陣列 不帶平面反射板）不帶平面反射板） 拋物反射面的使用，更能使天線的輻射，像光學(xué)中的探照燈那樣，把能量集拋物反射面的使用，更能使天線的輻射，像光學(xué)中的探照燈那樣，把能量集中到一個(gè)小立體角內(nèi)，從而獲得很高的增益。不言而喻，拋物面天線的構(gòu)成包括中到一個(gè)小立體角內(nèi)，從而獲得很高的增益。不言而喻，拋物面天線的構(gòu)成包括兩個(gè)基本要素：拋物反射面兩個(gè)基本要素：拋物反射面 和和 放置在拋物面焦點(diǎn)上的輻射源。放置在拋物面焦點(diǎn)上的輻射源。 扇形區(qū)覆蓋扇形區(qū)覆蓋 （垂直陣列（垂直陣列 帶平面反射板）帶平

47、面反射板）平面反射板平面反射板三、三、 RFID RFID技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)三、三、 RFIDRFID技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)（4）天線的輸入阻抗）天線的輸入阻抗Zinv 輸入阻抗輸入阻抗：天線饋電端輸入電壓與輸入電流的比值。輸入阻抗具有天線饋電端輸入電壓與輸入電流的比值。輸入阻抗具有電阻分量電阻分量Rin和電抗分量和電抗分量Xin，即，即Zin=Rin+jXin。v 電抗分量的存在會(huì)減少天線從饋線對(duì)信號(hào)功率的提取，因此，必須使電抗分量的存在會(huì)減少天線從饋線對(duì)信號(hào)功率的提取，因此，必須使電抗分量盡量為零，也即盡可能使天線的輸入阻抗為純電阻。

48、電抗分量盡量為零，也即盡可能使天線的輸入阻抗為純電阻。v 事實(shí)上，即使是設(shè)計(jì)、調(diào)試的很好的天線，其輸入阻抗總還含有一個(gè)事實(shí)上，即使是設(shè)計(jì)、調(diào)試的很好的天線，其輸入阻抗總還含有一個(gè)小的電抗分量值。小的電抗分量值。v 天線的匹配工作：消除天線輸入阻抗中的電抗分量，使電阻分量盡可天線的匹配工作：消除天線輸入阻抗中的電抗分量，使電阻分量盡可能地接近饋線的特性阻抗。能地接近饋線的特性阻抗。v 匹配的優(yōu)劣用四個(gè)參數(shù)衡量，即反射系數(shù)、行波系數(shù)、駐波比和回波匹配的優(yōu)劣用四個(gè)參數(shù)衡量，即反射系數(shù)、行波系數(shù)、駐波比和回波損耗。這四個(gè)參數(shù)之間有固定的數(shù)值關(guān)系，使用哪根據(jù)個(gè)人習(xí)慣而定。損耗。這四個(gè)參數(shù)之間有固定的數(shù)值

49、關(guān)系，使用哪根據(jù)個(gè)人習(xí)慣而定。在日常維護(hù)中，使用較多的是駐波比和回波損耗。在日常維護(hù)中，使用較多的是駐波比和回波損耗。v 標(biāo)稱：標(biāo)稱：產(chǎn)品上標(biāo)明的產(chǎn)品上標(biāo)明的(如規(guī)格、數(shù)值等如規(guī)格、數(shù)值等)有關(guān)產(chǎn)品性能和質(zhì)量要素。有關(guān)產(chǎn)品性能和質(zhì)量要素。經(jīng)常表現(xiàn)在纖維混凝土原材料和剛性纖維等的運(yùn)用上！用他來(lái)表示某經(jīng)常表現(xiàn)在纖維混凝土原材料和剛性纖維等的運(yùn)用上！用他來(lái)表示某一物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)性能或樣本的直徑、尺度等！例如：樣本平均根數(shù)，標(biāo)一物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)性能或樣本的直徑、尺度等！例如：樣本平均根數(shù)，標(biāo)稱根數(shù)等！稱根數(shù)等！ 三、三、 RFIDRFID技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)（5）駐波比）駐波比v 在

50、不匹配的情況下，饋線上同時(shí)存在反射波和入射波。在不匹配的情況下，饋線上同時(shí)存在反射波和入射波。v 波腹：波腹：在入射波和反射波相位相同的地方，電壓振幅相加為最大電在入射波和反射波相位相同的地方，電壓振幅相加為最大電壓振幅壓振幅Vmax，形成波腹。，形成波腹。v 波節(jié)：波節(jié)：在入射波和反射波相位相反的地方，電壓振幅相減為最小電在入射波和反射波相位相反的地方，電壓振幅相減為最小電壓振幅壓振幅Vmin，形成波節(jié)。，形成波節(jié)。v 行駐波：行駐波：在其他各點(diǎn)的振幅值介于波腹和波節(jié)之間，這種合成波稱在其他各點(diǎn)的振幅值介于波腹和波節(jié)之間，這種合成波稱為行駐波。為行駐波。v 反射系數(shù)：反射系數(shù)：反射波電壓和入

51、射波電壓幅度之比。記為反射波電壓和入射波電壓幅度之比。記為R：)()(00ZZZZRLL入射波幅度反射波幅度終端負(fù)載阻抗終端負(fù)載阻抗特性阻抗特性阻抗（5）駐波比）駐波比駐波系數(shù)：駐波系數(shù)：波腹電壓與波節(jié)電壓幅度之比叫做駐波系數(shù)，也叫電壓駐波腹電壓與波節(jié)電壓幅度之比叫做駐波系數(shù)，也叫電壓駐波比，記為波比，記為VSWR：三、三、 RFIDRFID技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí))1 ()1 (minmaxRVRVVSWR波節(jié)電壓幅度波腹電壓幅度結(jié)論：結(jié)論：終端負(fù)載阻抗終端負(fù)載阻抗ZL和特性阻抗和特性阻抗Z0越接近，反射系數(shù)越接近，反射系數(shù)R越小，駐波比越小，駐波比VSWR越接近于越

52、接近于1，匹配也就越好。，匹配也就越好。電壓駐波比為電壓駐波比為1，表示完全匹配；電壓駐波比為無(wú)窮大表示，表示完全匹配；電壓駐波比為無(wú)窮大表示全反射，完全失配。全反射，完全失配。（6）回波損耗）回波損耗l回波損耗是反射系數(shù)絕度值的倒數(shù)，用分貝值表示?；夭ɑ夭〒p耗是反射系數(shù)絕度值的倒數(shù)，用分貝值表示?；夭〒p耗的值在損耗的值在0到無(wú)窮大之間。到無(wú)窮大之間。l回波損耗越小表示匹配越差，越大表示匹配越好。回波損耗越小表示匹配越差，越大表示匹配越好。0表示表示全反射，無(wú)窮大表示完全匹配。在移動(dòng)通信中，一般要求回全反射，無(wú)窮大表示完全匹配。在移動(dòng)通信中，一般要求回波損耗大于波損耗大于14dB。垂直極化垂直

53、極化（7） 天線的極化天線的極化 天線向周圍空間輻射電磁波。電磁波由電場(chǎng)和磁場(chǎng)構(gòu)成。人天線向周圍空間輻射電磁波。電磁波由電場(chǎng)和磁場(chǎng)構(gòu)成。人們規(guī)定：們規(guī)定：電場(chǎng)的方向就是天線極化方向電場(chǎng)的方向就是天線極化方向。一般使用的天線為單極化。一般使用的天線為單極化的。下圖示出了兩種基本的單極化的情況：垂直極化的。下圖示出了兩種基本的單極化的情況：垂直極化-是最常用的；是最常用的；水平極化水平極化-也是要被用到的。也是要被用到的。水平極化水平極化EE三、三、 RFID RFID技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)2. RFID天線性能的主要參數(shù)天線性能的主要參數(shù)垂直極化垂直極化雙極化天線雙極化

54、天線 下圖示出了另兩種單極化的情況：+45 極化 與 -45 極化，它們僅僅在特殊場(chǎng)合下使用。 這樣，共有四種單極化了，見(jiàn)下圖。 把垂直極化和水平極化兩種極化的天線組合在一起，或者， 把 +45 極化和 -45 極化兩種極化的天線組合在一起，就構(gòu)成了一種新的天線-雙極化天線。水平極化水平極化+45 極化極化-45 極化極化EEEE三、三、 RFID RFID技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)2. RFID天線性能的主要參數(shù)天線性能的主要參數(shù) 下圖示出了兩個(gè)單極化天線安裝在一起組成一付雙極化天線，注意，雙極化天下圖示出了兩個(gè)單極化天線安裝在一起組成一付雙極化天線，注意，雙極化天線有

55、兩個(gè)接頭。線有兩個(gè)接頭。 雙極化天線輻射（或接收）兩個(gè)雙極化天線輻射（或接收）兩個(gè)極化在空間相互正交（垂直）的極化在空間相互正交（垂直）的波。波。V/H（垂直（垂直/水平）型水平）型 雙雙 極極 化化+ 45 / -45 型型 雙雙 極極 化化三、三、 RFID RFID技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)極化損失極化損失 垂直極化波要用具有垂直極化特性的天線來(lái)接收，水平極化波要用具有水平極垂直極化波要用具有垂直極化特性的天線來(lái)接收，水平極化波要用具有水平極化特性的天線來(lái)接收。右旋圓極化波要用具有右旋圓極化特性的天線來(lái)接收，而左化特性的天線來(lái)接收。右旋圓極化波要用具有右旋圓極化特性

56、的天線來(lái)接收，而左旋圓極化波要用具有左旋圓極化特性的天線來(lái)接收。旋圓極化波要用具有左旋圓極化特性的天線來(lái)接收。 當(dāng)來(lái)波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時(shí)，接收到的信號(hào)都當(dāng)來(lái)波的極化方向與接收天線的極化方向不一致時(shí)，接收到的信號(hào)都會(huì)變小，也就是說(shuō)，發(fā)生極化損失。例如：當(dāng)用會(huì)變小，也就是說(shuō)，發(fā)生極化損失。例如：當(dāng)用+ 45 極化天線接收垂直極化天線接收垂直極化或水平極化波時(shí)，或者，當(dāng)用垂直極化天線接收極化或水平極化波時(shí)，或者，當(dāng)用垂直極化天線接收 +45 極化或極化或 -45極極化波時(shí)，等等情況下，都要產(chǎn)生極化損失。用圓極化天線接收任一線極化化波時(shí)，等等情況下，都要產(chǎn)生極化損失。用圓極化天線接

57、收任一線極化波，或者，用線極化天線接收任一圓極化波，等等情況下，也必然發(fā)生極波，或者，用線極化天線接收任一圓極化波，等等情況下，也必然發(fā)生極化損失化損失-只能接收到來(lái)波的一半能量。只能接收到來(lái)波的一半能量。 當(dāng)接收天線的極化方向與來(lái)波的極化方向完全正交時(shí)，例如用水平極當(dāng)接收天線的極化方向與來(lái)波的極化方向完全正交時(shí)，例如用水平極化的接收天線接收垂直極化的來(lái)波，或用右旋圓極化的接收天線接收左旋化的接收天線接收垂直極化的來(lái)波，或用右旋圓極化的接收天線接收左旋圓極化的來(lái)波時(shí)，天線就完全接收不到來(lái)波的能量，這種情況下圓極化的來(lái)波時(shí)，天線就完全接收不到來(lái)波的能量，這種情況下極化損失極化損失為最大，稱極化完

58、全隔離。為最大，稱極化完全隔離。三、三、 RFID RFID技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)技術(shù)基礎(chǔ)之天線的基本知識(shí)2. RFID天線性能的主要參數(shù)天線性能的主要參數(shù)（8） 天線增益天線增益 增益是指：在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線與理想的輻射單元在空間同增益是指：在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線與理想的輻射單元在空間同一點(diǎn)處所產(chǎn)生的信號(hào)的功率密度之比。它定量地描述一個(gè)天線把輸入功率集中輻一點(diǎn)處所產(chǎn)生的信號(hào)的功率密度之比。它定量地描述一個(gè)天線把輸入功率集中輻射的程度。增益顯然與天線方向圖有密切的關(guān)系，方向圖主瓣越窄，副瓣越小，射的程度。增益顯然與天線方向圖有密切的關(guān)系，方向圖主瓣越窄，副瓣越小，增益

59、越高。增益越高。 增益的物理含義增益的物理含義-為在一定的距離上的某點(diǎn)處產(chǎn)生一定大小的信號(hào)，如果用理為在一定的距離上的某點(diǎn)處產(chǎn)生一定大小的信號(hào)，如果用理想的無(wú)方向性點(diǎn)源作為發(fā)射天線，需要想的無(wú)方向性點(diǎn)源作為發(fā)射天線，需要100W的輸入功率，而用增益為的輸入功率，而用增益為 G = 13 dB = 20 的某定向天線作為發(fā)射天線時(shí)，輸入功率只需的某定向天線作為發(fā)射天線時(shí)，輸入功率只需 100 / 20 = 5W . 換言之，某換言之，某天線的增益，就其最大輻射方向上的輻射效果來(lái)說(shuō)，與無(wú)方向性的理想點(diǎn)源相比，天線的增益，就其最大輻射方向上的輻射效果來(lái)說(shuō)，與無(wú)方向性的理想點(diǎn)源相比，把輸入功率放大的倍

60、數(shù)。把輸入功率放大的倍數(shù)。 半波對(duì)稱振子的半波對(duì)稱振子的增益為增益為G = 2.15 dBi ; 4個(gè)半波對(duì)稱振子個(gè)半波對(duì)稱振子 沿垂線上下排列，構(gòu)成一個(gè)垂直四元陣，其沿垂線上下排列，構(gòu)成一個(gè)垂直四元陣，其增益約為增益約為G = 8.15 dBi ( dBi這個(gè)單位表示比較對(duì)象是各向均勻輻射的理想點(diǎn)源這個(gè)單位表示比較對(duì)象是各向均勻輻射的理想點(diǎn)源) 。 如果以如果以半波對(duì)稱振子作半波對(duì)稱振子作比較對(duì)象，則增益的單位是比較對(duì)象，則增益的單位是dBd . 半波對(duì)稱振子的半波對(duì)稱振子的增益為增益為G = 0 dBd （因?yàn)槭亲约焊约罕?，比值為（因?yàn)槭亲约焊约罕?，比值?，取對(duì)數(shù)，取對(duì)數(shù)得零值。）得