RFID天线设计需要考虑哪方面因素
在RFID系统中,天线分为电子标签天线和读写器天线,这两种天线的设计要求和面临的技术问题是不同的。
1.RFID电子标签天线的设计
电子标签天线的设计目标是传输最大的能量进出标签芯片,这需要仔细设计天线和自由空间的匹配,以及天线与标签芯片的匹配。当工作频率增加到微波波段,天线与电子标签芯片之间的匹配问题变得更加严峻。一直以来,电子标签天线的开发是基于50Ω或者75Ω输入阻抗;而在RFID应用中,芯片的输入阻抗可能是任意值,并且很难在工作状态下准确测试,缺少准确的参数,天线的设计难以达到最佳。
电子标签天线的设计还面临许多其他难题,如小尺寸要求,低成本要求,所标识物体的形状及物理特性要求,电子标签到贴标签物体的距离要求,贴标签物体的介电常数要求,金属表面的反射要求,局部结构对辐射模式的影响要求等。这些都将影响电子标签天线的特性,都是电子标签设计面临的问题。
2.RFID读写器天线的设计
对于近距离 RFID系统(如13.56 MHz小于 10 cm的识别系统),天线经常和读写器集成在一起;对于远距离 RFID系统(如 UHF 频段大于 3 m 的识别系统),天线和读写器经常采取分离式结构,并通过阻抗匹配的同轴电缆将读写器和天线连接到一起。读写器由于结构、安装和使用环境等变化多样,并且读写器产品朝着小型化甚至超小型化发展,使得读写器天线的设计面临新的挑战。
读写器天线设计要求低剖面、小型化以及多频段覆盖。对于分离式读写器,还将涉及天线阵的设计问题,小型化带来的低效率、低增益问题等,这些是目前国内外共同关注的研究课题。目前已经开始研究读写器应用的智能波束扫描天线阵,读写器可以按照一定的处理顺序,通过智能天线感知天线覆盖区域的电子标签,增大系统覆盖范围,使读写器能够判定目标的方位、速度和方向信息,具有空间感应能力。
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