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        RFID天線的設計要領及常見步驟講解
        來源: | 作者:迅遠科技 | 發布時間: 115天前 | 510 次瀏覽 | 分享到:

          電子標簽天線的設計目標是傳輸最大的能量進出標簽芯片,這需要仔細設計天線和自由空間的匹配,以及天線與標簽芯片的匹配。當工作頻率增加到微波波段,天線與電子標簽芯片之間的匹配問題變得更加嚴峻。一直以來,電子標簽天線的開發是基于50 或者75 輸入阻抗,而在RFID應用中,芯片的輸入阻抗可能是任意值,并且很難在工作狀態下準確測試,缺少準確的參數,天線的設計難以達到最佳。

          電子標簽天線的設計還面臨許多其他難題,如相應的小尺寸要求,低成本要求,所標識物體的形狀及物理特性要求,電子標簽到貼標簽物體的距離要求,貼標簽物體的介電常數要求,金屬表面的反射要求,局部結構對輻射模式的影響要求等,這些都將影響電子標簽天線的特性,都是電子標簽設計面臨的問題。

          RFID讀寫器天線的設計

          對于近距離RFID系統(如13.56MHz小于10cm的識別系統),天線一般和讀寫器集成在一起;對于遠距離RFID系統(如UHF頻段大于3m的識別系統),天線和讀寫器常采取分離式結構,并通過阻抗匹配的同軸電纜將讀寫器和天線連接到一起。讀寫器由于結構、安裝和使用環境等變化多樣,并且讀寫器產品朝著小型化甚至超小型化發展,使得讀寫器天線的設計面臨新的挑戰。

          讀寫器天線設計要求低剖面、小型化以及多頻段覆蓋。對于分離式讀寫器,還將涉及天線陣的設計問題,小型化帶來的低效率、低增益問題等,這些目前是國內外共同關注的研究課題。目前已經開始研究讀寫器應用的智能波束掃描天線陣,讀寫器可以按照一定的處理順序,通過智能天線使系統能夠感知天線覆蓋區域的電子標簽,增大系統覆蓋范圍,使讀寫器能夠判定目標的方位、速度和方向信息,具有空間感應能力。

          RFID天線的設計步驟

          RFID電子標簽天線的性能,很大程度依賴于芯片的復數阻抗,復數阻抗是隨頻率變換的,因此天線尺寸和工作頻率限制了最大可達到的增益和帶寬,為獲得最佳的標簽性能,需要在設計時做折衷,以滿足設計要求。在天線的設計步驟中,電子標簽的讀取范圍必須嚴密監控,在標簽構成發生變更或不同材料不同頻率的天線進行性能優化時,通常采用可調天線設計,以滿足設計允許的偏差。

          設計RFID天線時,首先選定應用的種類,確定電子標簽天線的需求參數;然后根據電子標簽天線的參數,確定天線采用的材料,并確定了電子標簽天線的結構和封裝后的阻抗;最后采用優化的方式,封裝后的阻抗與天線匹配,綜合仿真天線的其他參數,讓天線滿足技術指標,并用網絡分析儀檢測各項指標。

          很多天線因為使用環境復雜,使得RFID天線的解析方法也很復雜,天線通常采用電磁模型和仿真工具來分析。天線典型的電磁模型分析方法為有限元法FEM、矩量法MOM和時域有限差分法FDTD等。仿真工具對天線的設計非常重要,是一種快速有效的天線設計工具,目前在天線技術中使用越來越多。典型的天線設計方法,首先是將天線模型化,然后將模型仿真,在仿真中監測天線射程、天線增益和天線阻抗等,并采用優化的方法進一步調整設計,最后對天線加工并測量,直到滿足要求。

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