天線設(shè)計(jì)
天線是一種以諧振技術(shù)配合電磁波形式,把射頻信號(hào)輻射出去或接收進(jìn)來(lái)的裝置。天線按工作頻段可分為長(zhǎng)波、短波、超短波以及微波天線等;按方向性可分為全向天線、定向天線等;按外形可分為線狀天線、面狀天線等。在RFID系統(tǒng)中,天線分為標(biāo)簽用天線和讀寫器用天線兩種情況,目前的RFID系統(tǒng)主要集中在LF、HF、UHF頻段和SHF頻段。天線的原理和設(shè)計(jì)在LF、HF和UHF頻段有著根本上的不同,天線的結(jié)構(gòu)也有非常大的變化。實(shí)質(zhì)上,由于在LF和HF頻段波長(zhǎng)在數(shù)百米之遙,發(fā)射電磁波非常困難,近場(chǎng)區(qū)主要是通電螺線管式天線的磁場(chǎng)特性,基本上沒(méi)有或只有極少分量電磁波的傳播,天線的電磁波特性主要集中在UHF和微波頻段。以工作頻段區(qū)分的電子標(biāo)簽主要特性與使用見(jiàn)參數(shù)表,
頻段劃分 低頻長(zhǎng)波段(LF)KHz 高頻短波(HF)MHz 超高頻分米波(UHF)MHz 特高頻微波(SHF)GHz
典型頻率 125 13.56 430/900 2.45以上
天線原理 磁場(chǎng)耦合 電磁場(chǎng)耦合 電磁波發(fā)射
方向特性 接近全方位 接近全方位 定向< =50度 定向<=30度 天線制作 繞線式天線 繞線/蝕刻 蝕刻/沖壓 蝕刻/印刷 天線材料 自粘漆包線 自粘線/鋁 鋁/銅 鋁/導(dǎo)電油墨 封裝方式 cob模塊 cob/直焊 直焊/倒裝 倒裝鍵合 封裝材料 紙質(zhì)/PVC 紙質(zhì)/膠片 膠片 膠片 使用距離 0.1-1.0M 0.1-1.0M 1-10M >=3.0M以上
標(biāo)簽天線設(shè)計(jì):使用天線的目的,是通過(guò)天線傳輸最大的能量進(jìn)出標(biāo)簽芯片,這將需要設(shè)計(jì)精細(xì)的天線以提高性能,還要兼顧相連標(biāo)簽阻抗的匹配,通常輸入陰抗是50歐姆。為了增加傳輸距離和縮小天線尺寸,UHF天線的研究是重點(diǎn)。標(biāo)簽天線特性會(huì)受到所識(shí)特體的形狀、材質(zhì)以及物理特性的影響,這都將直接影響天線的性能。在進(jìn)行標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)的過(guò)程中,必須全面考慮以上因素。同時(shí),要提高標(biāo)簽靈敏度,就要設(shè)法提高標(biāo)簽的增益,增益高的天線又表現(xiàn)在尺寸較大。因此,要適應(yīng)小尺寸及低成本等要求,就非常必要研制各種加感UHF天線。
讀寫器天線設(shè)計(jì):對(duì)于近距離(=10cm)系統(tǒng)的應(yīng)用,如門禁系統(tǒng)等,天線一般和讀定器集成在一起;對(duì)于遠(yuǎn)距離HF(10cm-1m)或者UHF頻段(=3cm)的電子標(biāo)簽系統(tǒng),天線和讀寫器必須采用分體式結(jié)構(gòu),并通過(guò)50歐姆阻抗匹配的同軸電纜連接到一起,如圖4所示就是上海哲林代理易騰邁生產(chǎn)的分體式UHF標(biāo)簽讀寫機(jī)具。實(shí)際使用中,因機(jī)具的安裝和使用環(huán)境等變化多樣,要求讀寫器天線設(shè)計(jì)采用低剖面、小型代以及寬頻段覆蓋。同時(shí)還涉及到天線小型化帶來(lái)的低效率、低增益(可采用天線陣列組合來(lái)提高增益)問(wèn)題,這同樣是國(guó)內(nèi)外研究的課題。