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RFID电子标签天线你了解了多少


发布者:永利博 日期:2019-11-22 13:27


  技术在物流与供应链管理、生产管理与控制、防伪与安全控制、交通管理与控制等各领域具有重大的应用潜力。目前,射频识别技术的工作频段包括低频、高频、超高频及微波段,其中以高频和超高频的应用最为广泛。

  RFID系统主要由读写器(target)、应答器(RFID标签)和后台计算机

  存储,由控制单元、高频通信模块和天线组成,标签主要由一块集成电路芯片及外接天线组成,其中电路芯片通常包含射频前端、逻辑控制、存储器等电路。标签按照供电原理可分为有源(acTIve)标签、半有源(semiacTIve)标签和无源(passive)标签,无源标签因为成本低、体积小而备受青睐。RFID系统的基本工作原理是:标签进入读写器发射射频场后,将天线获得的感应电流

  从RFID技术原理上看,RFID标签性能的关键在于RFID标签天线的特点和性能。在标签与读写器数据通信

  按RFID标签芯片的供电方式来分,RFID标签天线可以分为有源天线和无源天线两类。有源天线的性能要求较无源天线要低一些,但是其性能受电池

  系统;在UHF段(如915MHz、2400Mttz)Z作的系统,电磁能量的传送是在远场区域(辐射场)中完成,也称为微波辐射系统。由于两种系统的能量产生和传送方式不同,对应的RFID标签天线及前端部分存在各自特殊性,因此标签天线分为近场感应线圈天线和远场辐射天线。感应耦合系统使用的是近场感应线圈天线,由多匝

  电感线圈组成,电感线圈和与其相并联的电容构成并联谐振回路以耦合最大的射频能量;微波辐射系统使用的远场辐射天线的种类主要是偶极子天线和缝隙天线,远场辐射天线通常是谐振式的,一般取半波长。天线的形状和尺寸决定它能捕捉的频率范围等性能,频率越高,天线越灵敏,占用的面积也越少。较高的工作频率可以有较小的标签尺寸,与近场感应天线 RFID标签天线的设计要求RFID标签天线的设计要求主要包括:天线的物理尺寸足够小,能满足标签小型化的需求;具有全向或半球覆盖的方向性;具有高增益,能提供最大的信号给标签的芯片;阻抗匹配好,无论标签在什么方向,标签天线的极化都能与读写器的信号相匹配;具有顽健性及低成本。在选择天线时主要考虑:天线的类型,天线的阻抗,应用到物品上的RF性能,当有其他物品围绕标签物品时的RF性能。

  标签天线大类:线圈型、偶极子、缝隙(包括微带贴片)型。线圈型天线是将金属线盘绕成平面或将金属线缠绕在磁心上;偶极子天线由两段同样粗细和等长的直导线排成一条直线构成,信号从中间的两个端点馈人,天线的长度决定频率范围;缝隙型天线是由金属表面切出的凹槽构成,其中微带贴片天线由一块末端带有长方形的

  标签和读写器双向通信使用的载波频率就是当要求标签天线线圈外形很小,即面积小,且需一定的工作距离,RFID标签与读写器问的天线线圈互感量(就明显不能满足实际需求,可以在标签天线线圈内部插入具有高导磁率的铁氧体材料,以增大互感量,从而补偿线圈横截面小的问题”。目前线圈型天线的实现技术已很成熟,广泛地应用在身份识别、货物标签等RFID系统中,但是对于频率高、信息量大、工作距离和方向不确定的RFID应用场合,采用线圈型天线难以实现相应的性能指标。

  传统半波偶极子天线的最大问题在于对标签尺寸的影响,如915MHz的半波偶极子。研究表明,端接的、倾斜的、折叠的偶极子天线可以通过选择合适的几何参数来获得所需的输入阻抗,具有增益高、频率覆盖宽和噪声低的优点,性能非常出色,且与传统半波偶极子天线相比尺寸要小很多,若配合铜焊电气端子

  测试RF识别距离,这是常用的研究方法。4.3 缝隙(包括微带贴片)型天线

  微带贴片天线是由贴在带有金属底板的介质基片上的辐射贴片导体所构成,根据天线辐射特性,可以设计贴片导体为各种形状。普遍应用于频率高于100MHz的低轮廓结构,通常由一矩形或方形的金属贴片置于接地平面上的一片薄层电介质(称为基片)表面所组成,其贴片可采用光刻工艺制造

  如前所述,弯折型天线有利于减小标签天线的物理尺寸,满足标签小型化的设计要求。对于缝隙天线来说,同样可以利用弯折的概念。事实上,弯折缝隙天线适用于高频微波段的RFID标签,能有效减小天线尺寸,性能优。具有广阔的市场前景。研究方法和弯折偶极子天线类似,用矩量法研究缝隙弯折的次数、高度、位置、宽度和缝隙天线平片大小对矩形天线谐振特性的影响。

  弯折缝隙天线,平片大小为LxW,缝隙弯折宽度和高度分别为s和h,缝隙离馈电点中心距离为,下面讨论这些参数的变化对缝隙天线的谐振特性、反射系数、天线效率等影响。

  在RFID标签天线的设计中,除了一直很受重视的减小物理尺寸问题,进一步改善小型化后的天线带宽和增益特性以扩展其实际应用范围,分析小型化天线的交叉极化特性以明确其极化纯度也是重要的研究方向,另外,覆盖各种频率的复合天线设计,多标签天线优化分布技术,读写器智能波束扫描天线阵技术,设计仿真软件和平台,标签天线和附着介质匹配技术,一致性抗干扰性和安全可靠性技术等都是值得继续研究的内容。

  其中,片上天线技术是近期研究的热点问题。RFID技术应用领域的不断扩展,使RFID标签对小型化、轻量化、多功能、低功耗和低成本方面的要求也不断提高,然而目前的RFID标签仍然使用片外独立天线,其优点是天线Q(品质因素)值较高、易于制造、成本适中。缺点是体积较大、易折断,不能胜任防伪或以生物标签形式植入动物体内等任务。若能将天线集成在标签芯片上,无需任何外部器件即可进行工作,将会使整个标签体积更小、使用更方便,这就引发了片上天线技术的研究。

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