第6章RFID中的天線技術(shù)

1、物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）第第6章章 RFID中的天線技術(shù)中的天線技術(shù)點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映 RFID天線的應(yīng)用及設(shè)計現(xiàn)狀天線的應(yīng)用及設(shè)計現(xiàn)狀6.1低頻和高頻低頻和高頻RFID天線技術(shù)天線技術(shù)6.2微波微波RFID天線技術(shù)天線技術(shù)6.3天線仿真設(shè)計方法天線仿真設(shè)計方法6.4RFID天線的制造工藝天線的制造工藝6.5物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心

2、技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版） RFID天線的應(yīng)用及設(shè)計現(xiàn)狀天線的應(yīng)用及設(shè)計現(xiàn)狀6.1點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）6.1.1 RFID天線的應(yīng)用現(xiàn)狀天線的應(yīng)用現(xiàn)狀1. RFID天線應(yīng)用的一般要求天線應(yīng)用的一般要求（1）電子標簽天線）電子標簽天線 RFID天線必須足夠小天線必須足夠?。?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)

3、束放映物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）（2）讀寫器讀寫器天線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，也可以采用分離式以采用分離式；讀寫器天線設(shè)計要求多頻段覆蓋讀寫器天線設(shè)計要求多頻段覆蓋；應(yīng)應(yīng)用智能波束掃描天線陣用智能波束掃描天線陣。點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）2. RFID天線的天線的極化極化有些應(yīng)用可以采用線極化，例如在流水線上，有些應(yīng)用可以采用線極化，例如在流水線上，這時

4、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)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）3. RFID天線的天線的方向性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

5、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。點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）4. RFID天線的天線的阻抗問題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)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）5. RFID的的環(huán)境問題環(huán)境問題電子標簽天線的特

6、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(yīng)用中必須加以解決。等，這些影響在天線設(shè)計與應(yīng)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)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）6.1.2 RFID天線的設(shè)計現(xiàn)狀天線的設(shè)計現(xiàn)狀1. RFID電子標簽天線的設(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

7、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物理特性要求，電子標簽到貼標簽物體的距離要求，金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)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）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、小型化以及多頻段覆蓋。還將涉及要求低剖面、小型化以及多頻段覆蓋。還將涉及到天線陣的設(shè)計問題，小型化帶來的低效率、低增益問到天線陣的設(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)

8、物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）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)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版） 低頻和高頻低頻和高頻RFID天線技術(shù)天線技術(shù)6.2點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）在低頻和高頻頻段，讀寫器與電子標簽基本都采在低頻和高頻頻段，讀寫器與電子標簽基本都采用線圈天線用線圈天線。線圈之間存在互感，使一個線圈的

9、能量可線圈之間存在互感，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是采用電感耦合的方式工作。之間是采用電感耦合的方式工作。點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）6.2.1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)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）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。

10、 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)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）6.2.2低頻和高頻低頻和高頻RFID天線的磁場天線的磁場電流在周圍產(chǎn)生磁場。電流在周圍產(chǎn)生磁場。1.直線電流產(chǎn)生的磁場直線電流產(chǎn)生的磁場2.圓形線圈產(chǎn)生的磁場圓形線圈產(chǎn)生的磁場“短圓柱形線圈短圓柱形線圈”在周圍產(chǎn)生的磁

11、場為在周圍產(chǎn)生的磁場為(6.3)(6.3)2/32222zRINRHz點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）6.2.3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)，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)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。以圓

12、環(huán)形線圈為例，計算的結(jié)果表明，最大磁場與系。以圓環(huán)形線圈為例，計算的結(jié)果表明，最大磁場與線圈尺寸的關(guān)系為線圈尺寸的關(guān)系為(6.7)(6.7)2/32222zRINRHz點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）微波微波RFID天線技術(shù)天線技術(shù)6.3點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）6.3.1微波微波RFID天線的結(jié)構(gòu)、圖片和應(yīng)用方式天線的結(jié)構(gòu)、圖片和應(yīng)用方式1.微波微波RFID天線的結(jié)構(gòu)和圖片天線的結(jié)

13、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)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）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；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)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）2.微波微波RFID天線的應(yīng)用方式天線的應(yīng)用方式點擊此

14、處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）6.3.2微波微波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點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）2.微帶天線微帶天線點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）3.陣列天線陣列天線八木天線是一種寄生天線陣，它只有一個陣元是八木天線是一種寄生天線陣，它只有一個陣

15、元是直接饋電的，其它陣元都是非直接激勵，是采用近場耦直接饋電的，其它陣元都是非直接激勵，是采用近場耦合從有源陣元獲得激勵。合從有源陣元獲得激勵。點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）4.非頻變天線非頻變天線一般來說，若天線的相對帶寬達到百分之幾十，一般來說，若天線的相對帶寬達到百分之幾十，這類天線稱為寬頻帶天線；若天線的頻帶寬度能夠達到這類天線稱為寬頻帶天線；若天線的頻帶寬度能夠達到10：1，這類天線稱為非頻變天線。，這類天線稱為非頻變天線。（1）平面等角螺旋天線）平面等角螺旋天線（2）圓錐等角螺

16、旋天線）圓錐等角螺旋天線（3）對數(shù)周期天線）對數(shù)周期天線點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）天線仿真設(shè)計方法天線仿真設(shè)計方法6.4點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）6.4.1 Ansoft HFSS仿真軟件仿真軟件HFSS（High Frequency Structure Simulator）是）是Ansoft公司推出的三維電磁仿真軟件，是世界上第一個商公司推出的三維電磁仿真軟件，是世界上第一個

17、商業(yè)化的三維結(jié)構(gòu)電磁場仿真軟件，是業(yè)界公認的三維電業(yè)化的三維結(jié)構(gòu)電磁場仿真軟件，是業(yè)界公認的三維電磁場設(shè)計和分析的工業(yè)標準。磁場設(shè)計和分析的工業(yè)標準。HFSS以其仿真精度、可靠以其仿真精度、可靠性、方便易用的操作界面和穩(wěn)定成熟的自適應(yīng)網(wǎng)格剖分性、方便易用的操作界面和穩(wěn)定成熟的自適應(yīng)網(wǎng)格剖分技術(shù)，成為高頻結(jié)構(gòu)設(shè)計的首選工具技術(shù)，成為高頻結(jié)構(gòu)設(shè)計的首選工具。點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）6.4.2 CST MICROWAVE STUDIO仿真軟件仿真軟件CST MICROWAVE STUDIO

18、仿真軟件是德國仿真軟件是德國CST公司推公司推出的高頻三維電磁場仿真軟件，它集成有七個時域和頻域出的高頻三維電磁場仿真軟件，它集成有七個時域和頻域全波算法：時域有限積分、頻域有限積分、頻域有限元、全波算法：時域有限積分、頻域有限積分、頻域有限元、模式降階、矩量法、多層快速多極子、本征模，從數(shù)學(xué)上模式降階、矩量法、多層快速多極子、本征模，從數(shù)學(xué)上保證了較大的可計算電尺寸范圍。保證了較大的可計算電尺寸范圍。點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）6.4.3 IE3D仿真軟件仿真軟件IE3D仿真軟件是平面

19、和三維電磁場仿真與優(yōu)化軟件仿真軟件是平面和三維電磁場仿真與優(yōu)化軟件包，是一個基于矩量法的電磁場仿真工具。包，是一個基于矩量法的電磁場仿真工具。點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）6.4.4 仿真仿真與調(diào)試與調(diào)試仿真和調(diào)試是相輔相成的關(guān)系，對于一個天線，最仿真和調(diào)試是相輔相成的關(guān)系，對于一個天線，最好的設(shè)計制作方法是一邊做仿真，同時還做調(diào)試。好的設(shè)計制作方法是一邊做仿真，同時還做調(diào)試。點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)

20、詳解（第2 2版）版）RFID天線的制造工藝天線的制造工藝6.5點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）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

21、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)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）6.5.1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)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）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的電子標簽只能采用這種工藝工藝；成本高，生產(chǎn)速度慢；成本高，生產(chǎn)速度慢；UHF天線很少采用這種工藝天線很少采用這種工藝。點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）6.5.2蝕刻法蝕刻法點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFIDRFID）核心技術(shù)詳解（第）核心技術(shù)詳解（第2 2版）版）蝕刻法的特點如下。蝕刻法的特點如下。蝕刻天線精度高，天線性能優(yōu)異且穩(wěn)定蝕刻天線精度高，天線性能優(yōu)異且穩(wěn)定；缺點就是成本太高；缺點就是成本太高；高頻高頻電子電子標簽常采用這種工藝標簽常采用這種工藝。點擊此處結(jié)束放映點擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)- -射頻識別（射頻識別（RFI