RFID天線的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀
      在 RFID 系統(tǒng)中, 天線分為電子標(biāo)簽天線和讀寫器天線, 這兩種天線的設(shè)計(jì)要求和面臨的技術(shù)問題是不同的。

1、RFID 電子標(biāo)簽天線的設(shè)計(jì)
      電子標(biāo)簽天線的設(shè)計(jì)目標(biāo)是傳輸最大的能量進(jìn)出標(biāo)簽芯片, 這需要仔細(xì)設(shè)計(jì)天線和自由空間的匹配, 以及天線與標(biāo)簽芯片的匹配。當(dāng)工作頻率增加到微波波段, 天線與電子標(biāo)簽芯片之間的匹配問題變得更加嚴(yán)峻。一直以來, 電子標(biāo)簽天線的開發(fā)是基于50Ω或者 7522輸人阻抗; 而RFID應(yīng)用中, 芯片的輸入阻抗可能是任意值, 并且很難在工作狀態(tài)下準(zhǔn)確測(cè)試, 缺少準(zhǔn)確的參數(shù), 天線的設(shè)計(jì)難以達(dá)到最佳。
      電子標(biāo)簽天線的設(shè)計(jì)還面臨許多其他難題, 如小尺寸要求, 低成本要求, 所標(biāo)識(shí)物體的形狀及物理特性要求, 電子標(biāo)簽到貼標(biāo)簽物體的距離要求, 貼標(biāo)簽物體的介電常數(shù)要求, 金屬表面的反射要求, 局部結(jié)構(gòu)對(duì)輻射模式的影響要求等。這些都將影響電子標(biāo)簽天線的特性, 都是電子標(biāo)簽設(shè)計(jì)面臨的問題。
2. RFID讀寫器天線的設(shè)計(jì)
     對(duì)于近距離RFID系統(tǒng)(如13. 56 MHz小于10cm 的識(shí)別系統(tǒng)), 天線經(jīng)常和讀寫器集成在一起; 對(duì)于遠(yuǎn)距離RFID系統(tǒng)(如UHF頻大于3m的識(shí)別系統(tǒng)), 天線和讀寫器經(jīng)常采取分離式結(jié)構(gòu), 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(jié)構(gòu)、安裝和使用環(huán)境等變化多樣, 并且讀寫器產(chǎn)品朝著小型化甚至超小型化發(fā)展, 使得讀寫器天線的設(shè)計(jì)面臨新的挑戰(zhàn)。
     rfid讀寫器天線設(shè)計(jì)要求低剖面、小型化以及多頻段覆蓋。對(duì)于分離式讀寫器, 還將涉及天線陣的設(shè)計(jì)問題, 小型化帶來的低效率、低增益問題等, 這些是目前國(guó)內(nèi)外共同關(guān)注的研究課題。目前已經(jīng)開始研究讀寫器應(yīng)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
天線感知天線覆蓋區(qū)域的電子標(biāo)簽, 增大系統(tǒng)覆蓋范圍, 使讀寫器能夠判定目標(biāo)的方位、速度和方向信息, 具有空間感應(yīng)能力。
3. RFID天線的設(shè)計(jì)步驟
     設(shè)計(jì)RFID天線時(shí), 首先選定應(yīng)用的種類, 確 定電子標(biāo)簽天線的需求參數(shù); 然后根據(jù)電子標(biāo)簽天線的參數(shù), 確定天線采用的材料, 并確定電子
標(biāo)簽天線的結(jié)構(gòu)和 ASIC 封裝后的阻抗; 最后采用優(yōu)化的方式, 使ASIC封裝后的阻抗與天線匹配, 并綜合仿真天線的其他參數(shù), 讓天線滿足技術(shù)指
標(biāo), 并用網(wǎng)絡(luò)分析儀檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)。RFID電子 簽天線的設(shè)計(jì)步驟如圖所示。
選定應(yīng)用的種類, 確定電子標(biāo)簽天線需要的參數(shù) -----確定天線采用的材料 -----確定電子標(biāo)簽天線的結(jié)構(gòu) ------ASIC 封裝后, 確定天線的阻抗-----綜合優(yōu)化天線參數(shù), 使天線參數(shù)滿足技術(shù)指標(biāo)-----用網(wǎng)絡(luò)分析儀檢測(cè)天線的各項(xiàng)指標(biāo)

     RFID 電子標(biāo)簽天線的性能, 很大程度上依賴于芯片的復(fù)數(shù)阻抗, 復(fù)數(shù)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(dá)到的增益和帶寬。為獲得最佳的標(biāo)簽性能, 需要在設(shè)計(jì)時(shí)作折衷, 以滿足設(shè)計(jì)要求。在天線的設(shè)計(jì)步驟 中, 電子標(biāo)簽的讀取范圍必須嚴(yán)密監(jiān)控, 在標(biāo)簽構(gòu)成發(fā)生變更或不同材料不同頻率的天線進(jìn)行性能優(yōu)化時(shí), 通常采用可調(diào)天線設(shè)計(jì), 以滿足設(shè)計(jì)允許的偏差。 

     很多天線因?yàn)槭褂铆h(huán)境復(fù)雜, 使得RFID天線的解析方法也很復(fù)雜, 天線通常采用電磁模型和 仿真工具來分析。天線的設(shè)計(jì)與計(jì)算廣泛采用仿真軟件。現(xiàn)在國(guó)際上比較流行的電磁三維仿真軟件有Ansoft公司的HFSS(High Frequency Structure Simulator)和CST公司的MWS(Microwave Studio)。這些軟件可以求解任意三維射頻和微波器件的電磁場(chǎng)分布, 并可以直接得到輻射場(chǎng)和天線方向圖, 仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果具備很好的一致性, 是高效、可靠的天線設(shè)計(jì)方法。仿真工具對(duì)天線的設(shè)計(jì)非 常重要, 是一種快速有效的天線設(shè)計(jì)工具, 目前在天線技術(shù)中使用越來越多。典型的天線設(shè)計(jì)方法, 首先是將天線模型化; 然后將模型進(jìn)行仿真, 在仿真中監(jiān)測(cè)天線射程、天線增益、天線阻抗等, 并采用優(yōu)化的方法進(jìn)一步調(diào)整設(shè)計(jì); 最后對(duì)天線進(jìn)行加工并測(cè)量, 直到滿足要求。