物聯網核心技術研究

1、第6章RFIDRFID中的天線技術中的天線技術天線技術對RFID系統(tǒng)十分重要，是決定RFID系統(tǒng)性能的關鍵部件。RFID天線可以分為低頻、高頻、超高頻及微波天線，每一頻段天線又分為電子標簽天線和讀寫器天線，不同頻段天線的結構、工作原理、設計方法和應用方式有很大差異，導致RFID天線種類繁多、應用各異。在低頻和高頻頻段，讀寫器與電子標簽基本都采用線圈天線。微波RFID天線形式多樣，可以采用對稱振子天線、微帶天線、陣列天線和寬帶天線等，同時

2、微波RFID的電子標簽較小，天線要求低造價、小型化，因此微波RFID出現了許多天線制作的新技術。為適應世界范圍電子標簽的快速應用和不斷發(fā)展，需要提高RFID天線的設計效率，降低RFID天線的制造成本，因此RFID天線大量使用仿真軟件進行設計，并采用了多種制作工藝。天線仿真軟件功能強大，已經成為天線技術的一個重要手段，天線仿真和測試相結合，可以基本滿足RFID天線設計的需要。RFID天線制作工藝主要有線圈繞制法、蝕刻法和印刷法，這些工藝既

3、有傳統(tǒng)的制作方法，也有近年來發(fā)展起來的新技術，天線制作的新工藝可使RFID天線制作成本大大降低，走出應用成本瓶頸，并促進RFID技術進一步發(fā)展。6.16.1RFIDRFID天線的應用及設計現狀天線的應用及設計現狀RFID在不同的應用環(huán)境中使用不同的工作頻段，因此需要采用不同的天線通信技術，來實現數據的無線交換。按照現在RFID系統(tǒng)的工作頻段，天線可以分為低頻LF、高頻HF、超高頻UHF及微波天線，不同頻段天線的工作原理不同，使得不同天線

4、的設計方法也有本質的不同。在RFID系統(tǒng)中，天線分為電子標簽天線和讀寫器天線，這兩種天線按方向性可分為全向天線和定向天線等；按外形可分為線狀天線和面狀天線等；按結構和形式可分為環(huán)形天線、偶極天線、雙偶極天線、陣列天線、八木天線、微帶天線和螺旋天線等。在低頻和高頻頻段，RFID系統(tǒng)主要采用環(huán)形天線，用以完成能量和數據的電感耦合；在433MHz、800900MHz、2.45GHz和5.8GHz的微波頻段，RFID系統(tǒng)可以采用的天線形式多樣，

5、用以完成不同任務。6.1.16.1.1RFIDRFID天線的應用現狀天線的應用現狀影響RFID天線應用性能的參數主要有天線類型、尺寸結構、材料特性、成本價格、工作頻率、頻帶寬度、極化方向、方向性、增益、波瓣寬度、阻抗問題和環(huán)境影響等，RFID天線的應用需要對上述參數加以權衡。1RFIDRFID天線應用的一般要求天線應用的一般要求（1）電子標簽天線。）電子標簽天線。不同的RFID系統(tǒng)采用的天線極化方式不同。有些應用可以采用線極化，例如在流

6、水線上，這時電子標簽的位置基本上是固定不變的，電子標簽的天線可以采用線極化方式。但在大多數場合，由于電子標簽的方位是不可知的，所以大部分RFID系統(tǒng)采用圓極化天線，以使RFID系統(tǒng)對電子標簽的方位敏感性降低。3RFIDRFID天線的方向性天線的方向性RFID系統(tǒng)的工作距離，主要與讀寫器給電子標簽的供電有關。隨著低功耗電子標簽芯片技術的發(fā)展，電子標簽的工作電壓不斷降低，所需功耗很小，這使得進一步增大系統(tǒng)工作距離的潛能轉移到天線上，這就要求

7、有方向性較強的天線。如果天線波瓣寬度越窄，天線的方向性越好，天線的增益越大，天線作用的距離越遠，抗干擾能力越強，但同時天線的覆蓋范圍也就越小。4RFIDRFID天線的阻抗問題天線的阻抗問題為了以最大功率傳輸，芯片的輸入阻抗必須和天線的輸出阻抗匹配。幾十年來，天線設計多采用50或75的阻抗匹配，但是可能還有其他情況。例如，一個縫隙天線可以設計幾百歐姆的阻抗；一個折疊偶極子的阻抗可以是一個標準半波偶極子阻抗的幾倍；印刷貼片天線的引出點能夠提

8、供一個40～100的阻抗范圍。5RFIDRFID的環(huán)境影響的環(huán)境影響電子標簽天線的特性，受所標識物體的形狀和電參數影響。例如，金屬對電磁波有衰減作用，金屬表面對電磁波有反射作用，彈性襯底會造成天線變形等，這些影響在天線設計與應用中必須加以解決。以在金屬物體表面使用天線為例，目前有價值的解決方案有兩個，一個是從天線的形式出發(fā)，采用微帶貼片天線或倒F天線等，另一個是采用雙層介質、介質覆蓋或電磁帶隙等6.1.26.1.2RFIDRFID天線的