物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)與應(yīng)用 - 第3章

1、物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用第第3章章 RFID天線(xiàn)技術(shù)天線(xiàn)技術(shù)點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映 天線(xiàn)概述天線(xiàn)概述3.13.1各類(lèi)天線(xiàn)簡(jiǎn)要介紹各類(lèi)天線(xiàn)簡(jiǎn)要介紹3.23.2RFIDRFID中的天線(xiàn)技術(shù)中的天線(xiàn)技術(shù)3.33.3RFIDRFID天線(xiàn)的制造工藝天線(xiàn)的制造工藝3.43.4物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用 天線(xiàn)概述天線(xiàn)概述3.13.1點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID

2、RFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用3.1.1 天線(xiàn)定義天線(xiàn)定義凡是利用電磁波來(lái)傳遞信息和能量的，都依靠凡是利用電磁波來(lái)傳遞信息和能量的，都依靠天線(xiàn)來(lái)進(jìn)行工作，天線(xiàn)是用來(lái)發(fā)射或接收無(wú)線(xiàn)電波的天線(xiàn)來(lái)進(jìn)行工作，天線(xiàn)是用來(lái)發(fā)射或接收無(wú)線(xiàn)電波的裝置和部件。裝置和部件。天線(xiàn)是無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的第一個(gè)器件和最后一個(gè)天線(xiàn)是無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的第一個(gè)器件和最后一個(gè)器件。器件。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用圖圖3.1 無(wú)線(xiàn)通信中的天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信中的天線(xiàn)點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用

3、3.1.2 天線(xiàn)分類(lèi)天線(xiàn)分類(lèi)天線(xiàn)按照結(jié)構(gòu)分類(lèi)如下。天線(xiàn)按照結(jié)構(gòu)分類(lèi)如下。（1）線(xiàn)狀天線(xiàn)）線(xiàn)狀天線(xiàn)（2）面狀天線(xiàn)）面狀天線(xiàn)（3）縫隙天線(xiàn)）縫隙天線(xiàn)（4）微帶天線(xiàn)）微帶天線(xiàn)點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用3.1.3 天線(xiàn)的電參數(shù)天線(xiàn)的電參數(shù)1.天線(xiàn)的效率天線(xiàn)的效率天線(xiàn)在工作時(shí)，并不能將輸入天線(xiàn)的能量全部輻天線(xiàn)在工作時(shí)，并不能將輸入天線(xiàn)的能量全部輻射出去。天線(xiàn)的效率定義為天線(xiàn)的輻射功率射出去。天線(xiàn)的效率定義為天線(xiàn)的輻射功率 與輸入與輸入功率功率 的比值，即：的比值，即：（3.1）inAPPPinP點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映

4、物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用2.輸入阻抗輸入阻抗天線(xiàn)的輸入阻抗定義為天線(xiàn)輸入端電壓與電流的天線(xiàn)的輸入阻抗定義為天線(xiàn)輸入端電壓與電流的比值，即：比值，即：（3.2）天線(xiàn)的輸入端是指天線(xiàn)與饋線(xiàn)的連接處。天線(xiàn)的輸入端是指天線(xiàn)與饋線(xiàn)的連接處。inininininjXRIUZ點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用3.方向性函數(shù)方向性函數(shù)天線(xiàn)的方向性函數(shù)是指以天線(xiàn)為中心，天線(xiàn)輻射天線(xiàn)的方向性函數(shù)是指以天線(xiàn)為中心，天線(xiàn)輻射場(chǎng)與空間方向的關(guān)系。場(chǎng)與空間方向的關(guān)系。例如，電基本振子的電場(chǎng)為例如，電基本振

5、子的電場(chǎng)為方向性函數(shù)為方向性函數(shù)為jkrerIljEsin20sin,f點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映090,32k=1=36 x10rF m 是自由空間波阻抗， 是工作波長(zhǎng)，,是球坐標(biāo)的 個(gè)自變量，是電流振幅，l是振子長(zhǎng)度，是相位常數(shù)， 是角頻率，是自由空間的介電常數(shù)物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用4.方向圖方向圖（1） E面方向圖（面方向圖（2） H面方向圖（面方向圖（3）立體方向圖）立體方向圖 電基本振子的方向圖電基本振子的方向圖E面：指通過(guò)天線(xiàn)最大輻射方向并平行于電場(chǎng)矢量的平面。面：指通過(guò)天線(xiàn)最大輻射方向并平行于電場(chǎng)矢量的平面。H面：指通過(guò)天線(xiàn)

6、最大輻射方向并平行于磁場(chǎng)矢量的平面。面：指通過(guò)天線(xiàn)最大輻射方向并平行于磁場(chǎng)矢量的平面。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映 水平面波束寬度 = 360 垂直面波束寬度= 78 水平面水平面H H面面垂直面垂直面E E面面立體圖立體圖方向圖象一個(gè)“汽車(chē)輪胎”將“輪胎”壓扁，信號(hào)就越集中，實(shí)際使用的天線(xiàn)就是采用一個(gè)或者多個(gè)輻射單元來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用（4）主瓣寬度）主瓣寬度：分為半功率：分為半功率波瓣寬度和零功率波瓣寬度，波瓣寬度和零功率波瓣寬度，電基本振子半功率波瓣寬度電基本振子半功率波瓣寬度為為900（5）旁瓣電平）旁瓣電平：旁瓣電場(chǎng)

7、最：旁瓣電場(chǎng)最大值與主瓣最大值之比。大值與主瓣最大值之比。（6）前后比）前后比：天線(xiàn)最大輻射：天線(xiàn)最大輻射方向（前向）電平與其相反方向（前向）電平與其相反方向（后向）電平之比。方向（后向）電平之比。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用5.方向性系數(shù)方向性系數(shù)在離開(kāi)天線(xiàn)某一距離處，天線(xiàn)在最大輻射方向上產(chǎn)生的功率在離開(kāi)天線(xiàn)某一距離處，天線(xiàn)在最大輻射方向上產(chǎn)生的功率密度，與天線(xiàn)輻射出去的能量被均勻分到空間各個(gè)方向（即理想無(wú)密度，與天線(xiàn)輻射出去的能量被均勻分到空間各個(gè)方向（即理想無(wú)方向性天線(xiàn)）時(shí)的功率密度之比，稱(chēng)為天線(xiàn)的方向性系數(shù)。方

8、向性天線(xiàn)）時(shí)的功率密度之比，稱(chēng)為天線(xiàn)的方向性系數(shù)。電基本振子的方向性系數(shù)為電基本振子的方向性系數(shù)為1.5。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映2max2maxavDavESSE物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用6.增益增益增益定義為當(dāng)天線(xiàn)與理想無(wú)方向性天線(xiàn)的輸入功率相同時(shí)，增益定義為當(dāng)天線(xiàn)與理想無(wú)方向性天線(xiàn)的輸入功率相同時(shí)，兩種天線(xiàn)在最大輻射方向上輻射功率密度之比。增益同時(shí)考慮了天兩種天線(xiàn)在最大輻射方向上輻射功率密度之比。增益同時(shí)考慮了天線(xiàn)的方向性系數(shù)和效率。線(xiàn)的方向性系數(shù)和效率。dBi和和dBd是功率增益的單位，兩者都是相對(duì)值。是功率增益的單位，兩者都是相對(duì)

9、值。dBi的參考基準(zhǔn)為全方向性天線(xiàn)；的參考基準(zhǔn)為全方向性天線(xiàn)；dBd的參考基準(zhǔn)為偶極子。一般認(rèn)的參考基準(zhǔn)為偶極子。一般認(rèn)為為dBi和和dBd表示同一個(gè)增益，用表示同一個(gè)增益，用dBi表示的值比表示的值比dBd用表示的值要大用表示的值要大2.15，（，（即即 dBi=dBd+2.15）。）。G(dBi)=10lgGiG(dBd)=10lgGdGSM900天線(xiàn)增益可以為天線(xiàn)增益可以為13dBd（15dBi），），GSM1800天線(xiàn)增益可以天線(xiàn)增益可以為為15dBd（17dBi）。）。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映AGD物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用7.有

10、效長(zhǎng)度有效長(zhǎng)度很多天線(xiàn)上的電流分布是不均勻的。天線(xiàn)有效長(zhǎng)很多天線(xiàn)上的電流分布是不均勻的。天線(xiàn)有效長(zhǎng)度的定義是，在保持實(shí)際天線(xiàn)最大輻射方向上場(chǎng)強(qiáng)不變度的定義是，在保持實(shí)際天線(xiàn)最大輻射方向上場(chǎng)強(qiáng)不變的前提下，假設(shè)天線(xiàn)上的電流為均勻分布，電流的大小的前提下，假設(shè)天線(xiàn)上的電流為均勻分布，電流的大小等于輸入端的電流，此假想天線(xiàn)的長(zhǎng)度等于輸入端的電流，此假想天線(xiàn)的長(zhǎng)度為有效長(zhǎng)度為有效長(zhǎng)度。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用8.極化極化 天線(xiàn)的極化是指在天線(xiàn)最大輻射方向上，電場(chǎng)矢量的方天線(xiàn)的極化是指在天線(xiàn)最大輻射方向上，電場(chǎng)矢量的方向隨時(shí)

11、間變化的規(guī)律。極化分為線(xiàn)極化、圓極化和橢圓向隨時(shí)間變化的規(guī)律。極化分為線(xiàn)極化、圓極化和橢圓極化。極化。 天線(xiàn)向周?chē)臻g輻射電磁波。電磁波由電場(chǎng)和磁場(chǎng)構(gòu)天線(xiàn)向周?chē)臻g輻射電磁波。電磁波由電場(chǎng)和磁場(chǎng)構(gòu)成。人們規(guī)定：電場(chǎng)的方向就是天線(xiàn)極化方向。一般使成。人們規(guī)定：電場(chǎng)的方向就是天線(xiàn)極化方向。一般使用的天線(xiàn)為單極化的。下圖示出了兩種基本的單極化的用的天線(xiàn)為單極化的。下圖示出了兩種基本的單極化的情況：垂直極化是最常用的；水平極化也是要被用到的情況：垂直極化是最常用的；水平極化也是要被用到的 點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映9.頻帶寬度頻帶寬度天線(xiàn)的所有電參數(shù)都與頻率有關(guān)。將天線(xiàn)的電參數(shù)保天線(xiàn)的所有電參數(shù)

12、都與頻率有關(guān)。將天線(xiàn)的電參數(shù)保持在規(guī)定技術(shù)指標(biāo)要求之內(nèi)的頻率范圍，稱(chēng)為天線(xiàn)的工作頻持在規(guī)定技術(shù)指標(biāo)要求之內(nèi)的頻率范圍，稱(chēng)為天線(xiàn)的工作頻帶寬度，簡(jiǎn)稱(chēng)為天線(xiàn)的帶寬。帶寬度，簡(jiǎn)稱(chēng)為天線(xiàn)的帶寬。物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用 各類(lèi)天線(xiàn)簡(jiǎn)要介紹各類(lèi)天線(xiàn)簡(jiǎn)要介紹3.23.2點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用3.2.1 對(duì)稱(chēng)振子天線(xiàn)對(duì)稱(chēng)振子天線(xiàn)對(duì)稱(chēng)振子天線(xiàn)是一種應(yīng)用廣泛的基本線(xiàn)形天線(xiàn)，對(duì)稱(chēng)振子天線(xiàn)是一種應(yīng)用廣泛的基本線(xiàn)形天線(xiàn)，由兩個(gè)由兩個(gè)臂長(zhǎng)為臂長(zhǎng)為l,半徑為半徑為a的直導(dǎo)線(xiàn)構(gòu)成，兩個(gè)內(nèi)端點(diǎn)為饋電

13、點(diǎn)。的直導(dǎo)線(xiàn)構(gòu)成，兩個(gè)內(nèi)端點(diǎn)為饋電點(diǎn)。它既可它既可以單獨(dú)使用，又可以作為天線(xiàn)陣的單元。以單獨(dú)使用，又可以作為天線(xiàn)陣的單元。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用1.對(duì)稱(chēng)振子天線(xiàn)的輻射場(chǎng)對(duì)稱(chēng)振子天線(xiàn)的輻射場(chǎng)對(duì)稱(chēng)振子天線(xiàn)的輻射電場(chǎng)為（3.8） jkrmeklklrIjEsincoscoscos60點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用2.對(duì)稱(chēng)振子天線(xiàn)的方向圖對(duì)稱(chēng)振子天線(xiàn)的方向圖點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映（a）稱(chēng)為半波對(duì)稱(chēng)振子（b）稱(chēng)為全波對(duì)稱(chēng)振子（c）主輻射方向

14、發(fā)生改變，不能使用（d）主輻射方向發(fā)生改變，不能使用物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用3.2.2 引向天線(xiàn)引向天線(xiàn)引向天線(xiàn)又稱(chēng)為八木天線(xiàn)，是一種廣泛應(yīng)用于米波引向天線(xiàn)又稱(chēng)為八木天線(xiàn)，是一種廣泛應(yīng)用于米波和分米波的天線(xiàn)。引向天線(xiàn)是一個(gè)緊耦合寄生振子端射陣，和分米波的天線(xiàn)。引向天線(xiàn)是一個(gè)緊耦合寄生振子端射陣，它由一個(gè)有源振子、一個(gè)反射振子（稍長(zhǎng)于有源振子）和它由一個(gè)有源振子、一個(gè)反射振子（稍長(zhǎng)于有源振子）和若干個(gè)引向振子（稍短于有源振子）構(gòu)成，除有源振子通若干個(gè)引向振子（稍短于有源振子）構(gòu)成，除有源振子通過(guò)饋線(xiàn)與信號(hào)源或接收機(jī)連接外，其余振子均為無(wú)源振子。過(guò)饋

15、線(xiàn)與信號(hào)源或接收機(jī)連接外，其余振子均為無(wú)源振子。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用 有源振子為半波長(zhǎng)，主要作用是提供輻射能量；無(wú)源振子有源振子為半波長(zhǎng)，主要作用是提供輻射能量；無(wú)源振子由反射振子和引向振子構(gòu)成，主要作用是是輻射能量集中由反射振子和引向振子構(gòu)成，主要作用是是輻射能量集中到天線(xiàn)的端向。引向天線(xiàn)的主輻射方向?yàn)榈教炀€(xiàn)的端向。引向天線(xiàn)的主輻射方向?yàn)椤坝煞瓷湔褡又挥煞瓷湔褡又幌胍蛘褡酉胍蛘褡印钡姆较?。以下為八個(gè)振子稱(chēng)為八元引向天線(xiàn)，的方向。以下為八個(gè)振子稱(chēng)為八元引向天線(xiàn)，振子數(shù)目越多，增益越大，但當(dāng)振子數(shù)目達(dá)到振子數(shù)

16、目越多，增益越大，但當(dāng)振子數(shù)目達(dá)到8個(gè)以上時(shí)，個(gè)以上時(shí)，增益增加的就有限了。增益增加的就有限了。 圖圖3.9 引向天線(xiàn)引向天線(xiàn)點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用3.2.3 螺旋天線(xiàn)螺旋天線(xiàn)（a）D/0.18 （b）0.25D/0.46（c）0.250.46 圖圖3.10 螺旋天線(xiàn)及其方向圖螺旋天線(xiàn)及其方向圖點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用3.2.4 微帶天線(xiàn)微帶天線(xiàn)微帶天線(xiàn)是由導(dǎo)體薄片粘貼在背面有導(dǎo)體接地板的介質(zhì)基片上形成的天線(xiàn)，矩形微帶貼片天線(xiàn)尺寸為d

17、 x L，基片厚度為h?0,?0為自由空間波長(zhǎng)。該貼片可看作為長(zhǎng)為d，寬為L(zhǎng)的一段微帶傳輸線(xiàn)，沿d邊終端處呈現(xiàn)開(kāi)路，因而將形成電壓波腹與寬度為W的導(dǎo)帶饋線(xiàn)相連，一般取d=?g/2，?g為微帶天線(xiàn)上波長(zhǎng)，于是d邊另一端也呈電壓波腹，天線(xiàn)的輻射主要就由貼片與接地板之間沿著兩端的L邊隙縫形成，于是矩形貼片可表示為相距d的兩條具有復(fù)導(dǎo)納的隙縫。通常利用微帶傳輸線(xiàn)或同軸探針來(lái)饋電，在導(dǎo)體貼片與接地板之間激勵(lì)器高頻電磁場(chǎng)，通過(guò)貼片四周與接地板之間的縫隙向外輻射。 圖圖3.11 微帶天線(xiàn)微帶天線(xiàn)點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映 由于微帶天線(xiàn)具有一系列突出優(yōu)點(diǎn)，因此在很多領(lǐng)域內(nèi)獲由于微帶天線(xiàn)具有一系列突出優(yōu)點(diǎn)

18、，因此在很多領(lǐng)域內(nèi)獲得了廣泛的應(yīng)用，如：衛(wèi)星通信，多普勒及其他雷達(dá)，射頻得了廣泛的應(yīng)用，如：衛(wèi)星通信，多普勒及其他雷達(dá)，射頻測(cè)量計(jì)，指揮和控制系統(tǒng)，導(dǎo)彈遙測(cè)，武器引信，環(huán)境檢測(cè)測(cè)量計(jì)，指揮和控制系統(tǒng)，導(dǎo)彈遙測(cè)，武器引信，環(huán)境檢測(cè)儀表和遙感，衛(wèi)星導(dǎo)航接收，生物醫(yī)學(xué)輻射器等等。在某些儀表和遙感，衛(wèi)星導(dǎo)航接收，生物醫(yī)學(xué)輻射器等等。在某些領(lǐng)域內(nèi)還可望取代常規(guī)的微波天線(xiàn)。領(lǐng)域內(nèi)還可望取代常規(guī)的微波天線(xiàn)。 RFIDRFID中的天線(xiàn)技術(shù)中的天線(xiàn)技術(shù)3.33.3物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFI

19、D）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用3.3.1 RFID天線(xiàn)的應(yīng)用現(xiàn)狀天線(xiàn)的應(yīng)用現(xiàn)狀1. RFID天線(xiàn)應(yīng)用的一般要求天線(xiàn)應(yīng)用的一般要求（1）電子標(biāo)簽天線(xiàn)）電子標(biāo)簽天線(xiàn) RFID天線(xiàn)必須足夠?。惶炀€(xiàn)必須足夠??； RFID天線(xiàn)提供最大可天線(xiàn)提供最大可能的信號(hào)和能量給標(biāo)簽的芯片；能的信號(hào)和能量給標(biāo)簽的芯片； RFID天線(xiàn)具有魯棒性；天線(xiàn)具有魯棒性； RFID天線(xiàn)非常便宜。天線(xiàn)非常便宜。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用（2）讀寫(xiě)器天線(xiàn)）讀寫(xiě)器天線(xiàn)讀寫(xiě)器天線(xiàn)既可以與讀寫(xiě)器集成在一起，也可讀寫(xiě)器天線(xiàn)既可以與讀寫(xiě)器集成在一起，也可以采用分離式；讀

20、寫(xiě)器天線(xiàn)設(shè)計(jì)要求多頻段覆蓋；應(yīng)以采用分離式；讀寫(xiě)器天線(xiàn)設(shè)計(jì)要求多頻段覆蓋；應(yīng)用智能波束掃描天線(xiàn)陣。用智能波束掃描天線(xiàn)陣。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用2. RFID天線(xiàn)的極化天線(xiàn)的極化有些應(yīng)用可以采用線(xiàn)極化，例如在流水線(xiàn)上，有些應(yīng)用可以采用線(xiàn)極化，例如在流水線(xiàn)上，這時(shí)電子標(biāo)簽的位置基本上是固定不變的，電子標(biāo)簽這時(shí)電子標(biāo)簽的位置基本上是固定不變的，電子標(biāo)簽的天線(xiàn)可以采用線(xiàn)極化方式。但在大多數(shù)場(chǎng)合，由于的天線(xiàn)可以采用線(xiàn)極化方式。但在大多數(shù)場(chǎng)合，由于電子標(biāo)簽的方位是不可知的，所以大部分電子標(biāo)簽的方位是不可知的，所以大部分RFI

21、D系統(tǒng)采系統(tǒng)采用圓極化天線(xiàn)。用圓極化天線(xiàn)。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用3. RFID天線(xiàn)的方向性天線(xiàn)的方向性如果天線(xiàn)波瓣寬度越窄，天線(xiàn)的方向性越好，如果天線(xiàn)波瓣寬度越窄，天線(xiàn)的方向性越好，天線(xiàn)的增益越大，天線(xiàn)作用的距離越遠(yuǎn)，抗干擾能力天線(xiàn)的增益越大，天線(xiàn)作用的距離越遠(yuǎn)，抗干擾能力越強(qiáng)，但同時(shí)天線(xiàn)的覆蓋范圍也就越小。越強(qiáng)，但同時(shí)天線(xiàn)的覆蓋范圍也就越小。4. RFID天線(xiàn)的阻抗問(wèn)題天線(xiàn)的阻抗問(wèn)題為了以最大功率傳輸，芯片的輸入阻抗必須和為了以最大功率傳輸，芯片的輸入阻抗必須和天線(xiàn)的輸出阻抗匹配。天線(xiàn)的輸出阻抗匹配。點(diǎn)擊此處結(jié)

22、束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用5. RFID的環(huán)境問(wèn)題的環(huán)境問(wèn)題電子標(biāo)簽天線(xiàn)的特性，受所標(biāo)識(shí)物體的形狀和電子標(biāo)簽天線(xiàn)的特性，受所標(biāo)識(shí)物體的形狀和電參數(shù)影響。例如，金屬對(duì)電磁波有衰減作用，金屬電參數(shù)影響。例如，金屬對(duì)電磁波有衰減作用，金屬表面對(duì)電磁波有反射作用，彈性襯底會(huì)造成天線(xiàn)變形表面對(duì)電磁波有反射作用，彈性襯底會(huì)造成天線(xiàn)變形等，這些影響在天線(xiàn)設(shè)計(jì)與應(yīng)用中必須加以解決。等，這些影響在天線(xiàn)設(shè)計(jì)與應(yīng)用中必須加以解決。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用3.3.2 RF

23、ID天線(xiàn)的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀天線(xiàn)的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀1. RFID電子標(biāo)簽天線(xiàn)的設(shè)計(jì)電子標(biāo)簽天線(xiàn)的設(shè)計(jì)小尺寸要求，低成本要求，所標(biāo)識(shí)物體的形狀及小尺寸要求，低成本要求，所標(biāo)識(shí)物體的形狀及物理特性要求，電子標(biāo)簽到貼標(biāo)簽物體的距離要求，金物理特性要求，電子標(biāo)簽到貼標(biāo)簽物體的距離要求，金屬表面的反射要求等。屬表面的反射要求等。 點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用2. RFID讀寫(xiě)器天線(xiàn)的設(shè)計(jì)讀寫(xiě)器天線(xiàn)的設(shè)計(jì) 要求低剖面要求低剖面（比如微帶天線(xiàn)可以做得很薄，介質(zhì)基片的厚度一般（比如微帶天線(xiàn)可以做得很薄，介質(zhì)基片的厚度一般在在0.51.2毫米之間，這種薄

24、的天線(xiàn)非常適用于高速飛機(jī)及空間飛行毫米之間，這種薄的天線(xiàn)非常適用于高速飛機(jī)及空間飛行器使用，因?yàn)樘炀€(xiàn)可以平裝的貼在飛機(jī)及諸如火箭，導(dǎo)彈，衛(wèi)星等器使用，因?yàn)樘炀€(xiàn)可以平裝的貼在飛機(jī)及諸如火箭，導(dǎo)彈，衛(wèi)星等空間飛行器表面上，既不會(huì)妨礙外部的氣流而有利于空氣動(dòng)力學(xué)和空間飛行器表面上，既不會(huì)妨礙外部的氣流而有利于空氣動(dòng)力學(xué)和力學(xué)設(shè)計(jì)，又不向內(nèi)凸出，節(jié)省了飛行器內(nèi)部的空間）力學(xué)設(shè)計(jì)，又不向內(nèi)凸出，節(jié)省了飛行器內(nèi)部的空間）、小型化以、小型化以及多頻段覆蓋。還將涉及到天線(xiàn)陣的設(shè)計(jì)問(wèn)題，小型化帶來(lái)的低效及多頻段覆蓋。還將涉及到天線(xiàn)陣的設(shè)計(jì)問(wèn)題，小型化帶來(lái)的低效率、低增益問(wèn)題等。率、低增益問(wèn)題等。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映

25、點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用3. RFID天線(xiàn)的設(shè)計(jì)步驟天線(xiàn)的設(shè)計(jì)步驟點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用3.3.3 低頻和高頻低頻和高頻RFID天線(xiàn)技術(shù)天線(xiàn)技術(shù) 在低頻和高頻頻段，讀寫(xiě)器與電子標(biāo)簽基本都采用線(xiàn)在低頻和高頻頻段，讀寫(xiě)器與電子標(biāo)簽基本都采用線(xiàn)圈天線(xiàn)。線(xiàn)圈之間存在互感，使一個(gè)線(xiàn)圈的能量可以耦圈天線(xiàn)。線(xiàn)圈之間存在互感，使一個(gè)線(xiàn)圈的能量可以耦合到另一個(gè)線(xiàn)圈，因此讀寫(xiě)器天線(xiàn)與電子標(biāo)簽天線(xiàn)之間合到另一個(gè)線(xiàn)圈，因此讀寫(xiě)器天線(xiàn)與電子標(biāo)簽天線(xiàn)之間是采用電感耦合的方式工作

26、。是采用電感耦合的方式工作。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用1.低頻和高頻低頻和高頻RFID天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)和圖片天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)和圖片點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用低頻和高頻低頻和高頻RFID天線(xiàn)有如下特點(diǎn)。天線(xiàn)有如下特點(diǎn)。 天線(xiàn)都采用線(xiàn)圈的形式；天線(xiàn)都采用線(xiàn)圈的形式； 線(xiàn)圈可以是圓形環(huán)，也可以是矩形環(huán)；線(xiàn)圈可以是圓形環(huán)，也可以是矩形環(huán)； 天線(xiàn)的尺寸比芯片的尺寸大很多，電子標(biāo)簽的尺天線(xiàn)的尺寸比芯片的尺寸大很多，電子標(biāo)簽的尺寸主要是由天線(xiàn)決定的。寸主要是由天線(xiàn)決

27、定的。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用2.低頻和高頻低頻和高頻RFID天線(xiàn)的磁場(chǎng)天線(xiàn)的磁場(chǎng)“短圓柱形線(xiàn)圈短圓柱形線(xiàn)圈”在周?chē)a(chǎn)生的磁場(chǎng)為在周?chē)a(chǎn)生的磁場(chǎng)為 (3.11)(3.11)2/32222zRINRHz點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映R為線(xiàn)圈的半徑，z為在線(xiàn)圈中心軸線(xiàn)上距線(xiàn)圈圓心的距離，I為圓形線(xiàn)圈上的電流，N為圓形線(xiàn)圈的匝數(shù)?！岸虉A柱形線(xiàn)圈”在周?chē)a(chǎn)生的磁場(chǎng)有如下特點(diǎn)：（1）磁場(chǎng)與線(xiàn)圈的匝數(shù)）磁場(chǎng)與線(xiàn)圈的匝數(shù)N有關(guān)，線(xiàn)圈的匝數(shù)越大，磁場(chǎng)越強(qiáng)。一般低頻線(xiàn)圈的有關(guān)，線(xiàn)圈的匝數(shù)越大，磁場(chǎng)越強(qiáng)。一般低頻線(xiàn)圈的匝數(shù)較多，有幾

28、百至上千圈；高頻線(xiàn)圈的匝數(shù)較少，有幾至幾十圈。匝數(shù)較多，有幾百至上千圈；高頻線(xiàn)圈的匝數(shù)較少，有幾至幾十圈。（2）當(dāng)被測(cè)點(diǎn)沿線(xiàn)圈的軸線(xiàn)離開(kāi)線(xiàn)圈時(shí)，如果）當(dāng)被測(cè)點(diǎn)沿線(xiàn)圈的軸線(xiàn)離開(kāi)線(xiàn)圈時(shí)，如果zR,磁場(chǎng)的強(qiáng)度幾乎不變，當(dāng)磁場(chǎng)的強(qiáng)度幾乎不變，當(dāng)z=0時(shí)，磁場(chǎng)的共識(shí)簡(jiǎn)化為時(shí)，磁場(chǎng)的共識(shí)簡(jiǎn)化為（3）但被測(cè)點(diǎn)沿線(xiàn)圈的軸線(xiàn)離開(kāi)線(xiàn)圈較大時(shí)，即）但被測(cè)點(diǎn)沿線(xiàn)圈的軸線(xiàn)離開(kāi)線(xiàn)圈較大時(shí)，即zR時(shí)，磁場(chǎng)強(qiáng)度的衰減與時(shí)，磁場(chǎng)強(qiáng)度的衰減與z的的三次方成比例，衰減比較急劇，衰減為三次方成比例，衰減比較急劇，衰減為60dB/10倍距離，這是磁場(chǎng)公式簡(jiǎn)化為：倍距離，這是磁場(chǎng)公式簡(jiǎn)化為：2zINRH232zINRHz2/32222z

29、RINRHz物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用3.低頻和高頻低頻和高頻RFID天線(xiàn)的最佳尺寸天線(xiàn)的最佳尺寸線(xiàn)圈天線(xiàn)的最佳尺寸，是指線(xiàn)圈上的電流為常數(shù)，且與天線(xiàn)圈天線(xiàn)的最佳尺寸，是指線(xiàn)圈上的電流為常數(shù)，且與天線(xiàn)的距離為常數(shù)時(shí)，線(xiàn)圈的尺寸與產(chǎn)生磁場(chǎng)的關(guān)系。線(xiàn)的距離為常數(shù)時(shí)，線(xiàn)圈的尺寸與產(chǎn)生磁場(chǎng)的關(guān)系。以圓環(huán)形線(xiàn)圈以圓環(huán)形線(xiàn)圈為例，最大磁場(chǎng)與線(xiàn)圈尺寸的關(guān)系為：為例，最大磁場(chǎng)與線(xiàn)圈尺寸的關(guān)系為：(3.15)(3.15)上式表明：當(dāng)距離上式表明：當(dāng)距離z z為常數(shù)時(shí)，當(dāng)線(xiàn)圈半徑滿(mǎn)足上式時(shí)，可以獲得為常數(shù)時(shí)，當(dāng)線(xiàn)圈半徑滿(mǎn)足上式時(shí)，可以獲得最大磁場(chǎng)；當(dāng)距離為最大磁場(chǎng)；當(dāng)

30、距離為z=0.707R,z=0.707R,可以獲得最大磁場(chǎng)可以獲得最大磁場(chǎng)zR2點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用3.3.4 微波微波RFID天線(xiàn)技術(shù)天線(xiàn)技術(shù)1.微波微波RFID天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)和圖片天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)和圖片點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用微波微波RFID天線(xiàn)有如下特點(diǎn)。天線(xiàn)有如下特點(diǎn)。 微波微波RFID天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)多樣；天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)多樣；適合粘帖在各種物體的表面；適合粘帖在各種物體的表面；很多是在條帶上批量生產(chǎn)；很多是在條帶上批量生產(chǎn)；電子標(biāo)簽的尺寸主要

31、是由天線(xiàn)決定的。電子標(biāo)簽的尺寸主要是由天線(xiàn)決定的。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用2.微波微波RFID天線(xiàn)的應(yīng)用方式天線(xiàn)的應(yīng)用方式點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用3.RFID天線(xiàn)的設(shè)計(jì)天線(xiàn)的設(shè)計(jì)（1）彎曲偶極子天線(xiàn)）彎曲偶極子天線(xiàn)（2）微帶天線(xiàn)）微帶天線(xiàn)點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映1、一般說(shuō)偶極天線(xiàn)偶極天線(xiàn)是指天線(xiàn)兩臂的幾何尺寸或結(jié)構(gòu)形式完全對(duì)稱(chēng)，即中心饋電的對(duì)稱(chēng)振子；2、若兩臂的結(jié)構(gòu)或尺寸不完全相對(duì)應(yīng)，則稱(chēng)為不對(duì)稱(chēng)偶極天線(xiàn)不對(duì)稱(chēng)偶極天線(xiàn)。3、若偶

32、極天線(xiàn)的一臂長(zhǎng)度為零并將饋點(diǎn)直接接地，另一臂垂直于地面架設(shè)則構(gòu)成單極天線(xiàn)。單極天線(xiàn)。 RFIDRFID天線(xiàn)的制造工藝天線(xiàn)的制造工藝3.43.4物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用RFID天線(xiàn)制作工藝主要有線(xiàn)圈繞制法、蝕刻法和天線(xiàn)制作工藝主要有線(xiàn)圈繞制法、蝕刻法和印刷法。低頻印刷法。低頻RFID電子標(biāo)簽天線(xiàn)基本是采用繞線(xiàn)方式制電子標(biāo)簽天線(xiàn)基本是采用繞線(xiàn)方式制作而成；高頻作而成；高頻RFID電子標(biāo)簽天線(xiàn)利用以上三種方式均可電子標(biāo)簽天線(xiàn)利用以上三種方式均可實(shí)現(xiàn)，

33、但以蝕刻天線(xiàn)為主，其材料一般為鋁或銅；實(shí)現(xiàn)，但以蝕刻天線(xiàn)為主，其材料一般為鋁或銅；UHF RFID電子標(biāo)簽天線(xiàn)則以印刷天線(xiàn)為主。電子標(biāo)簽天線(xiàn)則以印刷天線(xiàn)為主。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用3.4.1 線(xiàn)圈繞制法線(xiàn)圈繞制法點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFIDRFID）技術(shù)與應(yīng)用）技術(shù)與應(yīng)用 線(xiàn)圈繞制法的特點(diǎn)如下線(xiàn)圈繞制法的特點(diǎn)如下： 頻率范圍在頻率范圍在125-134 KHz 的電子標(biāo)簽只能采用這種工藝；的電子標(biāo)簽只能采用這種工藝；線(xiàn)圈的圈線(xiàn)圈的圈數(shù)一般在幾百到上千數(shù)一般在幾百到上千 成本高，生產(chǎn)速度慢；成本高，生產(chǎn)速度慢； 高頻高頻RFID天線(xiàn)也可以采用這種工藝，線(xiàn)圈的匝數(shù)一般在幾到幾十；天線(xiàn)也可以采用這種工藝，線(xiàn)圈的匝數(shù)一般在幾到幾十； UHF(超高頻，超高頻，300-3000MHz)天線(xiàn)很少采用這種工藝。天線(xiàn)很少采用這