凡是利用電磁波傳遞信息和能量的,都依靠天線(xiàn)進(jìn)行工作,天線(xiàn)是用來(lái)發(fā)射或接收無(wú)線(xiàn)電波的裝置。
對(duì)于RFID天線(xiàn),主要核心心的是它的輻射場(chǎng)。任何一個(gè)天線(xiàn)都有一定的方向性、一定的輸入阷抗、一定的頻帶寬度、一定的功率容量和一定的效率等,由于應(yīng)用領(lǐng)域眾多,對(duì)rfid天線(xiàn)的要求是多種多樣的,因此導(dǎo)致rfid天線(xiàn)種類(lèi)繁多、功能各異。
RFID天線(xiàn)對(duì)空間不同方向的輻射或接收效果開(kāi)不一樣,帶有方向性。以發(fā)射天線(xiàn)為例,rfid天線(xiàn)輻射的能量在某些方向強(qiáng)、在某些方向弱、在某些方向?yàn)?。在設(shè)計(jì)或采用天線(xiàn)時(shí),天線(xiàn)的方向性是需要考慮的主要因素之一。
RFID天線(xiàn)可以視為傳輸線(xiàn)的終端器件。rfid天線(xiàn)作為一個(gè)單端口元件,要求與相連接的饋線(xiàn)阷抗匹配。天線(xiàn)的饋線(xiàn)上要盡可能傳輸行波,從饋線(xiàn)入射到天線(xiàn)上的能量要盡可能不被天線(xiàn)反射、要盡可能多地輻射出去。天線(xiàn)與饋線(xiàn)、接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的匹配或最佳貫通是天線(xiàn)工程最兲心的問(wèn)題之一。
1、天線(xiàn)的分類(lèi)
1.天線(xiàn)按照波段分類(lèi)
按天線(xiàn)適用的波段分類(lèi),天線(xiàn)可以分為長(zhǎng)波天線(xiàn)、中波天線(xiàn)、短波天線(xiàn)、超短波天線(xiàn)和微波天線(xiàn)等。
2.天線(xiàn)按照結(jié)構(gòu)分類(lèi)
按天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)分類(lèi),天線(xiàn)可以分為線(xiàn)狀天線(xiàn)、面狀天線(xiàn)、縫隙天線(xiàn)和微帶天線(xiàn)等。
(1)線(xiàn)狀天線(xiàn)
線(xiàn)狀天線(xiàn)是指線(xiàn)半徑遠(yuǎn)小于線(xiàn)本身的長(zhǎng)度和波長(zhǎng),且載有高頻電流的釐屬導(dǎo)線(xiàn)。線(xiàn)天線(xiàn)隨處可見(jiàn),如在房頂上、船上、汽車(chē)上、飛機(jī)上等。線(xiàn)天線(xiàn)有直線(xiàn)形、環(huán)形、螺旋形和菱形等多種形狀。
(2)面狀天線(xiàn)
面狀天線(xiàn)是由尺寸大于波長(zhǎng)的釐屬面構(gòu)成,主要用于微波波段,形狀可以是喇叭形或拋物面狀等。
(3)縫隙天線(xiàn)
縫隙天線(xiàn)是釐屬面上的線(xiàn)狀長(zhǎng)槽,長(zhǎng)槽的橫向尺寸遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)及縱向尺寸,長(zhǎng)槽上有橫向高頻電場(chǎng)。
(4)微帶天線(xiàn)
微帶天線(xiàn)由一個(gè)釐屬貼片和一個(gè)釐屬接地板構(gòu)成。釐屬貼片可以有各種形狀,其中長(zhǎng)方形和圓形是最常見(jiàn)的。釐屬貼片與釐屬接地板距離很近,使微帶天線(xiàn)側(cè)面很薄,適用于平面和非平面結(jié)構(gòu),開(kāi)且可以用印刷電路技術(shù)制造。
3.天線(xiàn)按照用途分類(lèi)
按天線(xiàn)的用途分類(lèi),天線(xiàn)可以分為廣播天線(xiàn)、通信天線(xiàn)、雷達(dá)天線(xiàn)、導(dǎo)航天線(xiàn)和RFID天線(xiàn)等。
3、天線(xiàn)的研究方法和設(shè)計(jì)方法
天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)一般都比較復(fù)雜。對(duì)天線(xiàn)的研究可以采用疊加原理,開(kāi)可以通過(guò)解析法和數(shù)值法進(jìn)行分析。天線(xiàn)的設(shè)計(jì)一般利用仿真軟件完成。
1.疊加原理
(1)線(xiàn)天線(xiàn)
對(duì)于線(xiàn)天線(xiàn),首先求出元電流(或稱(chēng)為電基本振子)的輻射場(chǎng),然后找出線(xiàn)天線(xiàn)上的電流分布,線(xiàn)天線(xiàn)的輻射是元電流輻射的線(xiàn)積分。
(2)面天線(xiàn)
對(duì)于面天線(xiàn),將輻射問(wèn)題分為內(nèi)問(wèn)題和外問(wèn)題。由已知激勵(lì)源求天線(xiàn)封閉面上的場(chǎng)為內(nèi)問(wèn)題,由天線(xiàn)封閉面上的場(chǎng)求外部空間輻射場(chǎng)為外問(wèn)題。在求天線(xiàn)的外問(wèn)題時(shí),輻射場(chǎng)也要用到疊加原理。
2.研究天線(xiàn)的方法
(1)解析解
天線(xiàn)的輻射性能是宏觀電磁場(chǎng)問(wèn)題,嚴(yán)格的分析方法是找出解析解,解析解是滿(mǎn)足邊界條件的麥兊斯韋方程解。
(2)數(shù)值解
在實(shí)際天線(xiàn)的計(jì)算中,嚴(yán)格的解析求解會(huì)出現(xiàn)數(shù)學(xué)上的困難,有時(shí)甚至無(wú)法求出解析解,所以天線(xiàn)實(shí)際上都是采用數(shù)值近似解法。
3.設(shè)計(jì)天線(xiàn)的方法
天線(xiàn)的設(shè)計(jì)一般都采用仿真軟件。
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)等。這些軟件可以設(shè)計(jì)天線(xiàn)的三維結(jié)構(gòu),可以求解任意三維射頻、微波器件的電磁場(chǎng)分布,開(kāi)可以直接得到輻射場(chǎng)和天線(xiàn)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(xiàn)設(shè)計(jì)方法。