RFID技術(shù)原理及其射頻天線設(shè)計(jì)

1、仝人收集整型僅供參考學(xué)習(xí)仝人收集整型僅供參考學(xué)習(xí)仝人收集整理僅供參生學(xué)且仝人收集整理僅供參生學(xué)且 /6將產(chǎn)生一定的電流分布,這種電流分布就在天線周圍空間激發(fā)起電磁場.利用麥克斯韋方程就可以求出其輻射場方程：Eo=f-td&=f.0si口處口號(hào)f的cos班dz個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途式中Iz為沿振子臂分布的電流，a為相位常數(shù)，r是振子中點(diǎn)到觀察點(diǎn)的距離，。為振子軸到r的夾角，l為單個(gè)振子臂的長度.同樣，也可以得到天線的輸入阻抗、輸入回波損耗S11、阻抗帶寬和天線增益等等特性參數(shù).個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途圖4偶極子天線（a）偶極子天線；（b）折合振子天線；（c）變形偶極子天線當(dāng)單個(gè)振子臂的長度l二

2、人/4時(shí)（半波振子），輸入阻抗的電抗分量為零，天線輸入阻抗可視為一個(gè)純電阻.在忽略天線粗細(xì)的橫向影響下,簡單的偶極子天線設(shè)計(jì)可以取振子的長度l為入/4的整數(shù)倍,如工作頻率為2.45GHz的半波偶極子天線,其長度約為6cm.當(dāng)要求偶極子天線有較大的輸入阻抗時(shí),可采用圖4b的折合振子.個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途RFID射頻天線的設(shè)計(jì)個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途從RFID技術(shù)原理和RFID天線類型介紹上看,RFID具體應(yīng)用的關(guān)鍵在于RFID天線的特點(diǎn)和性能.目前線圈型天線的實(shí)現(xiàn)技術(shù)很成熟,雖然都已廣泛地應(yīng)用在如身份識(shí)別、貨物標(biāo)簽等RFID應(yīng)用系統(tǒng)中,但是對于那些要求頻率高、信息量大、工作距離和方向不確定的

3、RFID應(yīng)用場合,采用線圈型天線則難以設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的性能指標(biāo).同樣,如果采用微帶貼片天線的話，由于實(shí)現(xiàn)工藝較復(fù)雜，成本較高，一時(shí)還無法被低成本的RFID應(yīng)用系統(tǒng)所選擇.偶極子天線具有輻射能力較強(qiáng)、制造簡單和成本低等優(yōu)點(diǎn),且可以設(shè)計(jì)成適用于全方向通訊的RFID應(yīng)用系統(tǒng)，因此，下面我們來具體設(shè)計(jì)一個(gè)工作于2.45GHz（國際工業(yè)醫(yī)療研究自由頻段）的RFID偶極子天線.個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途半波偶極子天線模型如圖4a所示.天線采用銅材料（電導(dǎo)率：5.8e7s/m，磁導(dǎo)率：1）,位于充滿空氣的立方體中心.在立方體外表面設(shè)定輻射吸收邊界.輸入信號(hào)由天線中心處饋入，也就是RFID芯片的所在位置.對于2.

4、45GHz的工作頻率其半波長度約為61mm，設(shè)偶極子天線臂寬w為1mm，且無限薄，由于天線臂寬的影響，要求實(shí)際的半波偶極子天線長度為57mm.在AnsoftHFSS工具平臺(tái)上，采用有限元算法對該天線進(jìn)行仿真，獲得的輸入回波損耗S11分布圖如圖5a所示,輻射場E面(即最大輻射方向和電場矢量所在的平面)方向圖如圖5b所示.天線輸入阻抗約為72Q，電壓駐波比(VSWR)小于2.0時(shí)的阻抗帶寬為14.3%,天線增益為1.8.個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途圖5偶極子天線(a)回波損耗S11;(b)輻射方向圖從圖5b可以看到在天線軸方向上，天線幾乎無輻射.如果此時(shí)讀寫器處于該方向上，應(yīng)答器將不會(huì)做出任何反應(yīng).為

5、了獲得全方位輻射的天線以克服該缺點(diǎn),可以對天線做適當(dāng)?shù)淖冃?，如在將偶極子天線臂末端垂直方向上延長人/4成圖4c所示.這樣天線總長度修改為(57.0mm+2X28.5mm),天線臂寬仍然為1mm.天線臂延長入/4后，整個(gè)天線諧振于1個(gè)波長，而非原來的半個(gè)波長.這就使得天線的輸入阻抗大大地增加，仿真計(jì)算結(jié)果約為2kQ.其輸入回波損耗S11如圖6a所示.圖6b為E面(天線平面)上的輻射場方向圖,其中實(shí)線為仿真結(jié)果,黑點(diǎn)為實(shí)際樣品測量數(shù)據(jù),兩者結(jié)果較為吻合說明了該設(shè)計(jì)是正確的.從圖6b可以看到在原來弱輻射的方向上得到了很大的改善，其輻射已經(jīng)近似為全方向的了.電壓駐波比(VSWR)小于2.0時(shí)的阻抗帶寬為12.2%，增益為1.4，對于大部分RFID應(yīng)用系統(tǒng)，該偶極子天線可以滿足要求.個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途圖6變形偶極子天線個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途(a)回波損耗S11;(b)輻射方向圖4結(jié)束語總之,RFID的實(shí)際應(yīng)用關(guān)鍵在于天線設(shè)計(jì)上,特別是對于具有非常大市場容量的商品標(biāo)簽來說，要求RFID能夠?qū)崿F(xiàn)全方向的無線數(shù)據(jù)通訊，且還要價(jià)格低廉、體積小.因此，我們所設(shè)計(jì)