影响RFID天线应用性能的因素有哪些?
影响RFID天线应用性能的参数主要有天线类型、尺寸结构、材料特性、成本价格、工作频率、频带宽度、极化方向、方向性、增益、阻抗问题、环境影响等,RFID天线的应用需要对上述参数加以权衡。
1.RFID天线应用的一般要求
(1)电子标签天线。
一般来讲,RFID电子标签天线需要满足如下条件。
① RFID天线必须足够小,能够附着到需要的物品上。
② RFID天线必须与电子标签有机地结合成一体,或贴在表面,或嵌入到物体内部。
③ 一些应用要求电子标签具备特定的方向性,例如具有全向或半球覆盖的方向性,以满足零售商品跟踪等需要。
④ RFID天线给标签的芯片提供最大可能的信号和能量。
⑤ 无论物品在什么方向,RFID天线的极化都能与读写器的询问信号相匹配。
⑥ 电子标签可能被用在高速的传输带上,此时有多普勒频移,天线的频率和带宽应不影响RFID工作。
⑦ 电子标签在读写器读取区域的时间很少,要求有很高的读取速率,因此RFID系统必须保证标签识别的快速无误。
⑧ RFID电子标签天线必须可靠,并保证在温度、湿度、压力发生变化以及在标签印刷和层压处理中的存活率。
⑨ RFID天线的频率和频带要满足技术标准,电子标签期望的工作频率带宽依赖于标签使用地的规定。
⑩ RFID天线具有鲁棒性。RFID天线非常便宜。RFID标签天线必须是低成本,这约束了天线结构和根据结构使用的材料,标签天线多采用铜、铝或银油墨。
(2)RFID读写器天线。
① 读写器天线既可以与读写器集成在一起,也可以采用分离式。
② 对于远距离系统,天线和读写器一般采取分离式结构,并通过阻抗匹配的同轴电缆连接到一起。
③ 读写器天线设计要求低剖面、小型化,读写器由于结构、安装和使用环境等变化多样,读写器产品朝着小型化甚至超小型化发展。
④ 读写器天线设计要求多频段覆盖。
⑤ 对于分离式读写器,还将涉及天线阵的设计问题。
⑥ 目前国际上已经开始研究读写器应用的智能波束扫描天线阵。
2.RFID天线的极化
不同的RFID系统采用的天线极化方式不同。有些应用可以采用线极化,例如,在流水线上,这时,电子标签的位置基本上是固定不变的,电子标签的天线可以采用线极化方式。但在大多数场合,由于电子标签的方位是不可知的,所以大部分RFID系统采用圆极化天线,以使RFID系统对电子标签的方位敏感性降低。
3.RFID天线的方向性
RFID系统的工作距离主要与读写器给电子标签的供电有关。随着低功耗电子标签芯片技术的发展,电子标签的工作电压不断降低,所需功耗很小,这使得进一步增大系统工作距离的潜能转移到天线上,这要求有方向性较强的天线。
如果天线波瓣宽度越窄,则天线的方向性越好,天线的增益越大,天线作用的距离越远,抗干扰能力越强,但同时天线的覆盖范围也就越小。
4.RFID天线的阻抗问题
为了以最大功率传输,芯片的输入阻抗必须和天线的输出阻抗匹配。几十年来,天线设计多采用50Ω或75Ω的阻抗匹配,但是可能还有其他情况。例如,一个缝隙天线可以设计几百欧姆的阻抗;一个折叠偶极子的阻抗可以是一个标准半波偶极子阻抗的几倍;印刷贴片天线的引出点能够提供一个40Ω~100Ω的阻抗范围。
5.环境对RFID的影响
电子标签天线的特性受所标识物体的形状和电参数影响。例如,金属对电磁波有衰减作用,金属表面对电磁波有反射作用,弹性衬底会造成天线变形等,这些影响在天线设计与应用中必须加以解决。