物聯(lián)網(wǎng)射頻識別(RFID)技術(shù)與應用 - 第3章

1、物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 第第3章章 RFID天線技術(shù)天線技術(shù) 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 天線概述天線概述 3.13.1 各類天線簡要介紹各類天線簡要介紹 3.23.2 RFIDRFID中的天線技術(shù)中的天線技術(shù) 3.33.3 RFIDRFID天線的制造工藝天線的制造工藝 3.43.4 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 天線概述天線概述 3.13.1 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻

2、識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 3.1.1 天線定義天線定義 凡是利用電磁波來傳遞信息和能量的，都依靠凡是利用電磁波來傳遞信息和能量的，都依靠 天線來進行工作，天線是用來發(fā)射或接收無線電波的天線來進行工作，天線是用來發(fā)射或接收無線電波的 裝置和部件。裝置和部件。 天線是無線通信系統(tǒng)的第一個器件和最后一個天線是無線通信系統(tǒng)的第一個器件和最后一個 器件。器件。 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 圖圖3.1 無線通信中的天線無線通信中的天線 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)

3、網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 3.1.2 天線分類天線分類 天線按照結(jié)構(gòu)分類如下。天線按照結(jié)構(gòu)分類如下。 （1）線狀天線）線狀天線 （2）面狀天線）面狀天線 （3）縫隙天線）縫隙天線 （4）微帶天線）微帶天線 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 3.1.3 天線的電參數(shù)天線的電參數(shù) 1.天線的效率天線的效率 天線在工作時，并不能將輸入天線的能量全部輻天線在工作時，并不能將輸入天線的能量全部輻 射出去。天線的效率定義為天線的輻射功率射出去。天線的效率定義為天線的輻射功率 與輸入與輸入 功率功率 的比值

4、，即：的比值，即： （3.1） in A P P P in P 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 2.輸入阻抗輸入阻抗 天線的輸入阻抗定義為天線輸入端電壓與電流的天線的輸入阻抗定義為天線輸入端電壓與電流的 比值，即：比值，即： （3.2） 天線的輸入端是指天線與饋線的連接處。天線的輸入端是指天線與饋線的連接處。 inin in in in jXR I U Z 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 3.方向性函數(shù)方向性函數(shù) 天線的方向性函數(shù)是指以天線為中

5、心，天線輻射天線的方向性函數(shù)是指以天線為中心，天線輻射 場與空間方向的關(guān)系。場與空間方向的關(guān)系。 例如，電基本振子的電場為例如，電基本振子的電場為 方向性函數(shù)為方向性函數(shù)為 jkr e r Il jE sin 2 0 sin,f 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 0 9 0 ,3 2 k= 1 = 36 x10 r F m 是自由空間波阻抗， 是工作波長， ,是球坐標的 個自變量， 是電流振幅，l是振子長度， 是相位常數(shù)， 是角頻率， 是自由空間的介電常數(shù) 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 4.方向圖方向圖 （1） E面方向圖（面方向圖（2） H面方向圖

6、（面方向圖（3）立體方向圖）立體方向圖 電基本振子的方向圖電基本振子的方向圖 E面：指通過天線最大輻射方向并平行于電場矢量的平面。面：指通過天線最大輻射方向并平行于電場矢量的平面。 H面：指通過天線最大輻射方向并平行于磁場矢量的平面。面：指通過天線最大輻射方向并平行于磁場矢量的平面。 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 水平面波束寬度 = 360 垂直面波束寬度= 78 水平面水平面 H H面面 垂直面垂直面 E E面面 立體圖立體圖 方向圖象一個“汽車輪胎” 將“輪胎”壓扁，信號就越集中，實際使用的天線就是采用一個或者多 個輻射單元來實現(xiàn)的。 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）

7、技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 （4）主瓣寬度）主瓣寬度：分為半功率：分為半功率 波瓣寬度和零功率波瓣寬度，波瓣寬度和零功率波瓣寬度， 電基本振子半功率波瓣寬度電基本振子半功率波瓣寬度 為為900 （5）旁瓣電平）旁瓣電平：旁瓣電場最：旁瓣電場最 大值與主瓣最大值之比。大值與主瓣最大值之比。 （6）前后比）前后比：天線最大輻射：天線最大輻射 方向（前向）電平與其相反方向（前向）電平與其相反 方向（后向）電平之比。方向（后向）電平之比。 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 5.方向性系數(shù)方向性系數(shù) 在離開天線某一距離處，天線在最大輻

8、射方向上產(chǎn)生的功率在離開天線某一距離處，天線在最大輻射方向上產(chǎn)生的功率 密度，與天線輻射出去的能量被均勻分到空間各個方向（即理想無密度，與天線輻射出去的能量被均勻分到空間各個方向（即理想無 方向性天線）時的功率密度之比，稱為天線的方向性系數(shù)。方向性天線）時的功率密度之比，稱為天線的方向性系數(shù)。 電基本振子的方向性系數(shù)為電基本振子的方向性系數(shù)為1.5。 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 2 max 2 max av D av E S S E 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 6.增益增益 增益定義為當天線與理想無方向性天線的輸入功率相同時，增益定義為當天線

9、與理想無方向性天線的輸入功率相同時， 兩種天線在最大輻射方向上輻射功率密度之比。增益同時考慮了天兩種天線在最大輻射方向上輻射功率密度之比。增益同時考慮了天 線的方向性系數(shù)和效率。線的方向性系數(shù)和效率。 dBi和和dBd是功率增益的單位，兩者都是相對值。是功率增益的單位，兩者都是相對值。 dBi的參考基準為全方向性天線；的參考基準為全方向性天線；dBd的參考基準為偶極子。一般認的參考基準為偶極子。一般認 為為dBi和和dBd表示同一個增益，用表示同一個增益，用dBi表示的值比表示的值比dBd用表示的值要大用表示的值要大 2.15，（，（即即 dBi=dBd+2.15）。）。 G(dBi)=10l

10、gGi G(dBd)=10lgGd GSM900天線增益可以為天線增益可以為13dBd（15dBi），），GSM1800天線增益可以天線增益可以 為為15dBd（17dBi）。）。 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 A GD 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 7.有效長度有效長度 很多天線上的電流分布是不均勻的。天線有效長很多天線上的電流分布是不均勻的。天線有效長 度的定義是，在保持實際天線最大輻射方向上場強不變度的定義是，在保持實際天線最大輻射方向上場強不變 的前提下，假設(shè)天線上的電流為均勻分布，電流的大小的前提下，假設(shè)天線上的電流為均勻分布，電流的大

11、小 等于輸入端的電流，此假想天線的長度等于輸入端的電流，此假想天線的長度為有效長度為有效長度。 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 8.極化極化 天線的極化是指在天線最大輻射方向上，電場矢量的方天線的極化是指在天線最大輻射方向上，電場矢量的方 向隨時間變化的規(guī)律。極化分為線極化、圓極化和橢圓向隨時間變化的規(guī)律。極化分為線極化、圓極化和橢圓 極化。極化。 天線向周圍空間輻射電磁波。電磁波由電場和磁場構(gòu)天線向周圍空間輻射電磁波。電磁波由電場和磁場構(gòu) 成。人們規(guī)定：電場的方向就是天線極化方向。一般使成。人們規(guī)定：電場的方向就是天

12、線極化方向。一般使 用的天線為單極化的。下圖示出了兩種基本的單極化的用的天線為單極化的。下圖示出了兩種基本的單極化的 情況：垂直極化是最常用的；水平極化也是要被用到的情況：垂直極化是最常用的；水平極化也是要被用到的 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 9.頻帶寬度頻帶寬度 天線的所有電參數(shù)都與頻率有關(guān)。將天線的電參數(shù)保天線的所有電參數(shù)都與頻率有關(guān)。將天線的電參數(shù)保 持在規(guī)定技術(shù)指標要求之內(nèi)的頻率范圍，稱為天線的工作頻持在規(guī)定技術(shù)指標要求之內(nèi)的頻率范圍，稱為天線的工作頻 帶寬度，簡稱為天線的帶寬。帶寬度，簡稱為天線的帶寬。 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用

13、各類天線簡要介紹各類天線簡要介紹 3.23.2 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 3.2.1 對稱振子天線對稱振子天線 對稱振子天線是一種應用廣泛的基本線形天線，對稱振子天線是一種應用廣泛的基本線形天線，由兩個由兩個 臂長為臂長為l,半徑為半徑為a的直導線構(gòu)成，兩個內(nèi)端點為饋電點。的直導線構(gòu)成，兩個內(nèi)端點為饋電點。它既可它既可 以單獨使用，又可以作為天線陣的單元。以單獨使用，又可以作為天線陣的單元。 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 1.對稱振子天

14、線的輻射場對稱振子天線的輻射場 對稱振子天線的輻射電場為 （3.8） jkr m e klkl r I jE sin coscoscos60 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 2.對稱振子天線的方向圖對稱振子天線的方向圖 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 （a）稱為半波對稱振子 （b）稱為全波對稱振子 （c）主輻射方向發(fā)生改變， 不能使用 （d）主輻射方向發(fā)生改變， 不能使用 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 3.2.2 引向天線引向天線 引向天線又稱為八木天線，是一種廣泛應用于米

15、波引向天線又稱為八木天線，是一種廣泛應用于米波 和分米波的天線。引向天線是一個緊耦合寄生振子端射陣，和分米波的天線。引向天線是一個緊耦合寄生振子端射陣， 它由一個有源振子、一個反射振子（稍長于有源振子）和它由一個有源振子、一個反射振子（稍長于有源振子）和 若干個引向振子（稍短于有源振子）構(gòu)成，除有源振子通若干個引向振子（稍短于有源振子）構(gòu)成，除有源振子通 過饋線與信號源或接收機連接外，其余振子均為無源振子。過饋線與信號源或接收機連接外，其余振子均為無源振子。 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 有源振子為半波長，主要作用是

16、提供輻射能量；無源振子有源振子為半波長，主要作用是提供輻射能量；無源振子 由反射振子和引向振子構(gòu)成，主要作用是是輻射能量集中由反射振子和引向振子構(gòu)成，主要作用是是輻射能量集中 到天線的端向。引向天線的主輻射方向為到天線的端向。引向天線的主輻射方向為“由反射振子只由反射振子只 想引向振子想引向振子”的方向。以下為八個振子稱為八元引向天線，的方向。以下為八個振子稱為八元引向天線， 振子數(shù)目越多，增益越大，但當振子數(shù)目達到振子數(shù)目越多，增益越大，但當振子數(shù)目達到8個以上時，個以上時， 增益增加的就有限了。增益增加的就有限了。 圖圖3.9 引向天線引向天線 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻

17、識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 3.2.3 螺旋天線螺旋天線 （a）D/0.18 （b）0.25D/0.46（c）0.250.46 圖圖3.10 螺旋天線及其方向圖螺旋天線及其方向圖 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 3.2.4 微帶天線微帶天線 微帶天線是由導體薄片粘貼在背面有導體接地板的介質(zhì)基片上形成的天線，矩形微帶貼 片天線尺寸為d x L，基片厚度為h?0,?0為自由空間波長。該貼片可看作為長為d，寬為L 的一段微帶傳輸線，沿d邊終端處呈現(xiàn)開路，因而將形成電壓波腹與寬度為W的導帶饋

18、線 相連，一般取d=?g/2，?g為微帶天線上波長，于是d邊另一端也呈電壓波腹，天線的輻射主 要就由貼片與接地板之間沿著兩端的L邊隙縫形成，于是矩形貼片可表示為相距d的兩條 具有復導納的隙縫。通常利用微帶傳輸線或同軸探針來饋電，在導體貼片與接地板之間 激勵器高頻電磁場，通過貼片四周與接地板之間的縫隙向外輻射。 圖圖3.11 微帶天線微帶天線 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 由于微帶天線具有一系列突出優(yōu)點，因此在很多領(lǐng)域內(nèi)獲由于微帶天線具有一系列突出優(yōu)點，因此在很多領(lǐng)域內(nèi)獲 得了廣泛的應用，如：衛(wèi)星通信，多普勒及其他雷達，射頻得了廣泛的應用，如：衛(wèi)星通信，多普勒及其他雷達，射頻 測量計，指揮和

19、控制系統(tǒng)，導彈遙測，武器引信，環(huán)境檢測測量計，指揮和控制系統(tǒng)，導彈遙測，武器引信，環(huán)境檢測 儀表和遙感，衛(wèi)星導航接收，生物醫(yī)學輻射器等等。在某些儀表和遙感，衛(wèi)星導航接收，生物醫(yī)學輻射器等等。在某些 領(lǐng)域內(nèi)還可望取代常規(guī)的微波天線。領(lǐng)域內(nèi)還可望取代常規(guī)的微波天線。 RFIDRFID中的天線技術(shù)中的天線技術(shù) 3.33.3 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 3.3.1 RFID天線的應用現(xiàn)狀天線的應用現(xiàn)狀 1. RFID天線應用的一般要求天線應用的一般要

20、求 （1）電子標簽天線）電子標簽天線 RFID天線必須足夠??；天線必須足夠??； RFID天線提供最大可天線提供最大可 能的信號和能量給標簽的芯片；能的信號和能量給標簽的芯片； RFID天線具有魯棒性；天線具有魯棒性； RFID天線非常便宜。天線非常便宜。 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 （2）讀寫器天線）讀寫器天線 讀寫器天線既可以與讀寫器集成在一起，也可讀寫器天線既可以與讀寫器集成在一起，也可 以采用分離式；讀寫器天線設(shè)計要求多頻段覆蓋；應以采用分離式；讀寫器天線設(shè)計要求多頻段覆蓋；應 用智能波束掃描天線陣。用智能波

21、束掃描天線陣。 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 2. RFID天線的極化天線的極化 有些應用可以采用線極化，例如在流水線上，有些應用可以采用線極化，例如在流水線上， 這時電子標簽的位置基本上是固定不變的，電子標簽這時電子標簽的位置基本上是固定不變的，電子標簽 的天線可以采用線極化方式。但在大多數(shù)場合，由于的天線可以采用線極化方式。但在大多數(shù)場合，由于 電子標簽的方位是不可知的，所以大部分電子標簽的方位是不可知的，所以大部分RFID系統(tǒng)采系統(tǒng)采 用圓極化天線。用圓極化天線。 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻識

22、別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 3. RFID天線的方向性天線的方向性 如果天線波瓣寬度越窄，天線的方向性越好，如果天線波瓣寬度越窄，天線的方向性越好， 天線的增益越大，天線作用的距離越遠，抗干擾能力天線的增益越大，天線作用的距離越遠，抗干擾能力 越強，但同時天線的覆蓋范圍也就越小。越強，但同時天線的覆蓋范圍也就越小。 4. RFID天線的阻抗問題天線的阻抗問題 為了以最大功率傳輸，芯片的輸入阻抗必須和為了以最大功率傳輸，芯片的輸入阻抗必須和 天線的輸出阻抗匹配。天線的輸出阻抗匹配。 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFI

23、D）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 5. RFID的環(huán)境問題的環(huán)境問題 電子標簽天線的特性，受所標識物體的形狀和電子標簽天線的特性，受所標識物體的形狀和 電參數(shù)影響。例如，金屬對電磁波有衰減作用，金屬電參數(shù)影響。例如，金屬對電磁波有衰減作用，金屬 表面對電磁波有反射作用，彈性襯底會造成天線變形表面對電磁波有反射作用，彈性襯底會造成天線變形 等，這些影響在天線設(shè)計與應用中必須加以解決。等，這些影響在天線設(shè)計與應用中必須加以解決。 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 3.3.2 RFID天線的設(shè)計現(xiàn)狀天線的設(shè)計現(xiàn)狀 1. RFID電子

24、標簽天線的設(shè)計電子標簽天線的設(shè)計 小尺寸要求，低成本要求，所標識物體的形狀及小尺寸要求，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，金物理特性要求，電子標簽到貼標簽物體的距離要求，金 屬表面的反射要求等。屬表面的反射要求等。 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 2. RFID讀寫器天線的設(shè)計讀寫器天線的設(shè)計 要求低剖面要求低剖面（比如微帶天線可以做得很薄，介質(zhì)基片的厚度一般（比如微帶天線可以做得很薄，介質(zhì)基片的厚度一般 在在0.51.2毫米之間，這種薄的天線非常適用于高速飛機及空間飛行毫米

25、之間，這種薄的天線非常適用于高速飛機及空間飛行 器使用，因為天線可以平裝的貼在飛機及諸如火箭，導彈，衛(wèi)星等器使用，因為天線可以平裝的貼在飛機及諸如火箭，導彈，衛(wèi)星等 空間飛行器表面上，既不會妨礙外部的氣流而有利于空氣動力學和空間飛行器表面上，既不會妨礙外部的氣流而有利于空氣動力學和 力學設(shè)計，又不向內(nèi)凸出，節(jié)省了飛行器內(nèi)部的空間）力學設(shè)計，又不向內(nèi)凸出，節(jié)省了飛行器內(nèi)部的空間）、小型化以、小型化以 及多頻段覆蓋。還將涉及到天線陣的設(shè)計問題，小型化帶來的低效及多頻段覆蓋。還將涉及到天線陣的設(shè)計問題，小型化帶來的低效 率、低增益問題等。率、低增益問題等。 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射

26、頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 3. RFID天線的設(shè)計步驟天線的設(shè)計步驟 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 3.3.3 低頻和高頻低頻和高頻RFID天線技術(shù)天線技術(shù) 在低頻和高頻頻段，讀寫器與電子標簽基本都采用線在低頻和高頻頻段，讀寫器與電子標簽基本都采用線 圈天線。線圈之間存在互感，使一個線圈的能量可以耦圈天線。線圈之間存在互感，使一個線圈的能量可以耦 合到另一個線圈，因此讀寫器天線與電子標簽天線之間合到另一個線圈，因此讀寫器天線與電子標簽天線之間 是采用電感耦合的方式工作。是采用電

27、感耦合的方式工作。 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 1.低頻和高頻低頻和高頻RFID天線的結(jié)構(gòu)和圖片天線的結(jié)構(gòu)和圖片 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 低頻和高頻低頻和高頻RFID天線有如下特點。天線有如下特點。 天線都采用線圈的形式；天線都采用線圈的形式； 線圈可以是圓形環(huán)，也可以是矩形環(huán)；線圈可以是圓形環(huán)，也可以是矩形環(huán)； 天線的尺寸比芯片的尺寸大很多，電子標簽的尺天線的尺寸比芯片的尺寸大很多，電子標簽的尺 寸主要是由天線決定的。寸主要是由天

28、線決定的。 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 2.低頻和高頻低頻和高頻RFID天線的磁場天線的磁場 “短圓柱形線圈短圓柱形線圈”在周圍產(chǎn)生的磁場為在周圍產(chǎn)生的磁場為 (3.11)(3.11) 2/3 22 2 2zR INR H z 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 R為線圈的半徑，z為在線圈中心軸線上 距線圈圓心的距離，I為圓形線圈上的電流， N為圓形線圈的匝數(shù)。 “短圓柱形線圈”在周圍產(chǎn)生的磁場有如下特點： （1）磁場與線圈的匝數(shù)）磁場與線圈的匝數(shù)N有關(guān)，線圈的匝數(shù)越大，磁場越強。一般低頻線圈的有關(guān)，線圈的匝數(shù)越大，

29、磁場越強。一般低頻線圈的 匝數(shù)較多，有幾百至上千圈；高頻線圈的匝數(shù)較少，有幾至幾十圈。匝數(shù)較多，有幾百至上千圈；高頻線圈的匝數(shù)較少，有幾至幾十圈。 （2）當被測點沿線圈的軸線離開線圈時，如果）當被測點沿線圈的軸線離開線圈時，如果zR,磁場的強度幾乎不變，當磁場的強度幾乎不變，當z=0 時，磁場的共識簡化為時，磁場的共識簡化為 （3）但被測點沿線圈的軸線離開線圈較大時，即）但被測點沿線圈的軸線離開線圈較大時，即zR時，磁場強度的衰減與時，磁場強度的衰減與z的的 三次方成比例，衰減比較急劇，衰減為三次方成比例，衰減比較急劇，衰減為60dB/10倍距離，這是磁場公式簡化為：倍距離，這是磁場公式簡化為

30、： 2 z IN R H 2 3 2 z INR H z 2/3 22 2 2zR INR H z 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 3.低頻和高頻低頻和高頻RFID天線的最佳尺寸天線的最佳尺寸 線圈天線的最佳尺寸，是指線圈上的電流為常數(shù)，且與天線圈天線的最佳尺寸，是指線圈上的電流為常數(shù)，且與天 線的距離為常數(shù)時，線圈的尺寸與產(chǎn)生磁場的關(guān)系。線的距離為常數(shù)時，線圈的尺寸與產(chǎn)生磁場的關(guān)系。以圓環(huán)形線圈以圓環(huán)形線圈 為例，最大磁場與線圈尺寸的關(guān)系為：為例，最大磁場與線圈尺寸的關(guān)系為： (3.15)(3.15) 上式表明：當距離上式表明：當距離z z為常數(shù)時，

31、當線圈半徑滿足上式時，可以獲得為常數(shù)時，當線圈半徑滿足上式時，可以獲得 最大磁場；當距離為最大磁場；當距離為z=0.707R,z=0.707R,可以獲得最大磁場可以獲得最大磁場 zR2 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 3.3.4 微波微波RFID天線技術(shù)天線技術(shù) 1.微波微波RFID天線的結(jié)構(gòu)和圖片天線的結(jié)構(gòu)和圖片 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 微波微波RFID天線有如下特點。天線有如下特點。 微波微波RFID天線的結(jié)構(gòu)多樣；天線的結(jié)構(gòu)多樣；

32、 適合粘帖在各種物體的表面；適合粘帖在各種物體的表面； 很多是在條帶上批量生產(chǎn)；很多是在條帶上批量生產(chǎn)； 電子標簽的尺寸主要是由天線決定的。電子標簽的尺寸主要是由天線決定的。 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 2.微波微波RFID天線的應用方式天線的應用方式 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 3.RFID天線的設(shè)計天線的設(shè)計 （1）彎曲偶極子天線）彎曲偶極子天線 （2）微帶天線）微帶天線 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 1、一般說偶極天線偶極天線

33、是指 天線兩臂的幾何尺寸或 結(jié)構(gòu)形式完全對稱，即 中心饋電的對稱振子； 2、若兩臂的結(jié)構(gòu)或尺寸 不完全相對應，則稱為 不對稱偶極天線不對稱偶極天線。 3、若偶極天線的一臂長 度為零并將饋點直接接 地，另一臂垂直于地面 架設(shè)則構(gòu)成單極天線。單極天線。 RFIDRFID天線的制造工藝天線的制造工藝 3.43.4 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 RFID天線制作工藝主要有線圈繞制法、蝕刻法和天線制作工藝主要有線圈繞制法、蝕刻法和 印刷法。低頻印刷法。低

34、頻RFID電子標簽天線基本是采用繞線方式制電子標簽天線基本是采用繞線方式制 作而成；高頻作而成；高頻RFID電子標簽天線利用以上三種方式均可電子標簽天線利用以上三種方式均可 實現(xiàn)，但以蝕刻天線為主，其材料一般為鋁或銅；實現(xiàn)，但以蝕刻天線為主，其材料一般為鋁或銅；UHF RFID電子標簽天線則以印刷天線為主。電子標簽天線則以印刷天線為主。 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 3.4.1 線圈繞制法線圈繞制法 點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFIDRFID）技術(shù)與應用）技術(shù)與應用 線圈繞制法的特點如下線圈繞制法的特點如下： 頻率范圍在頻率范圍在125-134 KHz 的電子標簽只能采用這種工藝；的電子標簽只能采用這種工藝；線圈的圈線圈的圈 數(shù)一般在幾百到上千數(shù)一般在幾百到上千 成本高，生產(chǎn)速度慢；成本高，生產(chǎn)速度慢； 高頻高頻RFID天線也可以采用這種工藝，線圈的匝數(shù)一般在幾到幾十；天線也可以采用這種工藝，線圈的匝數(shù)一般在幾到幾十； UHF(超高頻，超高頻，300-3000MHz)天線很少采用這種工藝。