RFID中的射频天线选择技巧
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RFID中的射频天线选择技巧  2012/3/1
在RF装置中,工作频率增加到微波区域的时候,天线与标签芯片之间的匹配问题变得更加严峻。天线的目标是传输最大的能量进出标签芯片。这需要仔细的设计天线和自由空间以及其相连的标签芯片的匹配。本文考虑的频带是435MHz,2.45GHz和5.8GHz,在零售商品中使用。格洛博电子公司首席工程师认为天线必须:*足够的小以至于能够贴到需要的物品上;*有全向或半球覆盖的方向性;*提供最大可能的信号给标签的芯片;*无论物品什么方向,天线的

    在RF装置中,工作频率增加到微波区域的时候,天线与标签芯片之间的匹配问题变得更加严峻。天线的目标是传输最大的能量进出标签芯片。这需要仔细的设计天线和自由空间以及其相连的标签芯片的匹配。本文考虑的频带是435MHz, 2.45 GHz 和 5.8 GHz,在零售商品中使用。
 
    格洛博电子公司首席工程师认为天线必须:
    * 足够的小以至于能够贴到需要的物品上;
    * 有全向或半球覆盖的方向性;
    * 提供最大可能的信号给标签的芯片;
    * 无论物品什么方向,天线的极化都能与读卡机的询问信号相匹配;
    * 具有鲁棒性;
    * 非常便宜。

    在选择天线的时候的主要考虑是:

    * 天线的类型;
    * 天线的阻抗:
    * 在应用到物品上的RF的性能;
    * 在有其他的物品围绕贴标签物品时的RF性能。
    可能的选择

    这里有两种使用方式:

一)贴标签的物品被放在仓库中,有一个便携装置,可能是手持式,询问所有的物品,并且需要它们给予信息反馈信息;

二)在仓库的门口安装读卡设配,询问并记录进出物品。还有一个主要的选择是有源标签还是无源标签[1],[2]。

    可选的天线

    在435 MHz, 2.45 GHz 和 5.8 GHz频率是用的RFID系统中,可选的天线有几种,见下表,它们重点考虑了天线的尺寸。这样的小天线的增益是有限的,增益的大小取决于辐射模式的类型,全向的天线具有峰值增益0到2dBi;方向性的天线的增益可以达到6dBi。增益大小影响天线的作用距离。下表中的前三个种类的天线是线极化的,但是微带面天线可以使圆极化的,对数螺旋天线仅仅是圆极化的。由于RFID标签的方向性是不可控的,所以读卡机必须是圆极化的。一个圆极化的标签天线可以产生3dB 以强的信号。

    阻抗问题

    为了最大功率传输,天线后的芯片的输入阻抗必须和天线的输出阻抗匹配。几十年来,设计天线与50 或70欧姆的阻抗匹配,但是可能设计天线具有其他的特性阻抗。例如,一个缝隙天线可以设计具有几百欧姆的阻抗。一个折叠偶极子的阻抗可以是一做个标准半波偶极子阻抗的20倍。印刷贴片天线的引出点能够提供一个很宽范围的阻抗(通常是40100欧姆)。选择天线的类型,以至于它的阻抗能够和标签芯片的输入阻抗匹配是十分关键的。另一个问题是其他的与天线接近的物体可以降低天线的返回损耗。对于全向天线,例如双偶极子天线,这个影响是显著的。改变双偶极子天线和一听番茄酱的间距做了一些实际测量,显示了一些变化,见图4和图5。其他的物体也有相似的影响。此外是物体的介电常数,而不是金属,改变了谐振频率。一塑料瓶子水降低了最小返回损耗频率16%。当物体与天线的距离小于62.5mm的时候,返回损耗将导致一个3.0 dB的插入损耗,而天线的自由空间插入损耗才0.2dB。可以设计天线使它与接近物体的情况相匹配,但是天线的行为对于不同的物体和不同的物体距离而不同。对于全向天线是不可行的,所以设计方向性强的天线,它们不受这个问题的影响。

    辐射模式

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