與RFID相關(guān)的電磁場(chǎng)理論
    了解電磁傳播規(guī)律有助于更好地理解和應(yīng)用射頻識(shí)別系統(tǒng)。民
1. 天線場(chǎng)的概念
    射頻標(biāo)簽和讀寫(xiě)器通過(guò)各自的天線構(gòu)建起兩者之間的非接觸信息傳輸通道，這種空間信息傳輸通道的性能完全由天線周?chē)膱?chǎng)區(qū)特性決定，是電磁傳播的基本規(guī)律。射頻信號(hào)加載到天線之后，在緊鄰天線的空間中，除了輻射場(chǎng)之外，還有一個(gè)非輻射場(chǎng)。該場(chǎng)與距離的高次冪成反比，隨著離開(kāi)天線的距離增大迅速減小。在這個(gè)區(qū)域，由于電抗場(chǎng)占優(yōu)勢(shì)，因而將此區(qū)域稱為電抗近場(chǎng)區(qū)，它的外界約為一個(gè)波長(zhǎng)。超過(guò)電抗近場(chǎng)區(qū)就到了輻射場(chǎng)區(qū)，按照與天線距離的遠(yuǎn)近，又把輻射場(chǎng)區(qū)分為輻射近場(chǎng)區(qū)和輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)。因而，根據(jù)觀測(cè)點(diǎn)距離天線的距離的不同，天線周?chē)膱?chǎng)呈現(xiàn)出的性質(zhì)也不同。通常，可以根據(jù)觀測(cè)點(diǎn)與天線的距離將天線周?chē)膱?chǎng)劃分為三個(gè)區(qū)域。
1)無(wú)功近場(chǎng)區(qū)
   無(wú)功近場(chǎng)區(qū)又稱為電抗近場(chǎng)區(qū)，是天線輻射場(chǎng)中緊鄰天線口徑的一個(gè)近場(chǎng)區(qū)域。在該區(qū)域中，電抗性儲(chǔ)能場(chǎng)占支配地位，該區(qū)域的界限通常取為距天線口徑表面入／2元處。從物理概念上講，無(wú)功近場(chǎng)區(qū)是一個(gè)儲(chǔ)能場(chǎng)，其中的電場(chǎng)與磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)換類(lèi)似于變壓器中的電場(chǎng)、磁場(chǎng)之間的轉(zhuǎn)換。如果在無(wú)功近場(chǎng)區(qū)附近還有其他金屬物體，這些物體將會(huì)以類(lèi)似電容、電感耦合的方式影響儲(chǔ)能場(chǎng)，因而也可將這些金屬物看作組合天線（原天線與這些金屬物組成的新天線）的一部分。在該區(qū)域中，束縛于天線的電磁場(chǎng)未曾做功（只是進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換）， 因而將該區(qū)域稱為無(wú)功近場(chǎng)區(qū)。
2)輻射近場(chǎng)區(qū)
   超過(guò)電抗近場(chǎng)區(qū)就到了輻射場(chǎng)區(qū)，輻射場(chǎng)區(qū)的電磁場(chǎng)已經(jīng)脫離了天線的束縛，并作為電磁波進(jìn)入空間。按照與天線距離的遠(yuǎn)近，又把輻射場(chǎng)區(qū)分為輻射近場(chǎng)區(qū)和輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)。在輻射近場(chǎng)區(qū)中，輻射場(chǎng)占優(yōu)勢(shì)，并且輻射場(chǎng)的角度分布與距離天線口徑的距離有關(guān)。對(duì)于通常的天線，此區(qū)域也稱為菲涅爾區(qū)。由于大型天線的遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試距離很難滿足，因而研究該區(qū)域中場(chǎng)的角度分布對(duì)大型天線的測(cè)試非常重要。

3)輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)
   輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)即通常所說(shuō)的遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)，又稱為夫朗荷費(fèi)區(qū)。在該區(qū)域中，輻射場(chǎng)的角分布與距離無(wú)關(guān)。嚴(yán)格地講，只有離天線無(wú)窮遠(yuǎn)處才能到達(dá)天線的遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)。在某個(gè)距離上，輻射場(chǎng)的角度分布與無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)的角度分布誤差在允許的范圍內(nèi)時(shí)，即把該點(diǎn)至無(wú)窮遠(yuǎn)的區(qū)域稱為天線遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)。
2. 天線的方向性圖
    天線的方向性圖是指該輻射區(qū)域中輻射場(chǎng)的角度分布，因而遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)是天線輻射場(chǎng)區(qū)中最重要的一個(gè)。公認(rèn)的輻射近場(chǎng)區(qū)與遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)的分界距離R為
                                                                                                  R=2D2/入
式中，D為天線直徑；入為天線波長(zhǎng)，D>>入。
     對(duì)于天線而言，當(dāng)天線的最大尺寸L小于波長(zhǎng)入時(shí)，天線周?chē)淮嬖跓o(wú)功近場(chǎng)區(qū)與輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)，沒(méi)有輻射近場(chǎng)區(qū)。無(wú)功近場(chǎng)區(qū)的外界約為入／2元，超過(guò)了這個(gè)距離，輻射場(chǎng)就占主要優(yōu)勢(shì)。通常將滿足L/入<<1的天線稱為小天線。

    對(duì)標(biāo)簽和射頻識(shí)別系統(tǒng)而言，由于對(duì)標(biāo)簽尺寸的限制，以及讀寫(xiě)器天線應(yīng)用時(shí)的尺寸限制，絕大多數(shù)情況下，采用L/入<<1或L/入＜1的天線結(jié)構(gòu)模式，因而天線的無(wú)功近場(chǎng)區(qū)和遠(yuǎn)場(chǎng)的距離可以根據(jù)波長(zhǎng)進(jìn)行估算。
     對(duì)于給定的工作頻率，無(wú)功近場(chǎng)區(qū)的外界基本上由波長(zhǎng)決定，輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)的內(nèi)界應(yīng)滿足大于無(wú)功近場(chǎng)區(qū)外界的條件。當(dāng)天線尺寸（D或L)與波長(zhǎng)可比或大于波長(zhǎng)時(shí)，其輻射近場(chǎng)的區(qū)域大致在無(wú)功近場(chǎng)區(qū)外界與輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)內(nèi)界之間。
     有關(guān)天線場(chǎng)區(qū)的劃分，一方面表示了天線周?chē)鷪?chǎng)的分布特點(diǎn)，即輻射場(chǎng)中的能量以電磁波的形式向外傳播，無(wú)功近場(chǎng)中的射頻能量以磁場(chǎng)、電場(chǎng)的形式相互轉(zhuǎn)換并不向外傳播；另一方面表示了天線周?chē)鷪?chǎng)強(qiáng)的分布情況，距離天線越近，場(chǎng)強(qiáng)越強(qiáng)。