UHF频段的反向散射RFID系统是根据电磁波的反向散射原理工作的,无论是无源标签还是有源标签,标签中存贮数据的读取过程都是依靠标签天线将接收到的电磁波进行反向散射调制来完成。
因此,探讨反向散射灯ID的电磁场理论基础是对研究阅读器和标签之间的能量和数据传输非常必要的,下面从标签天线的辐射、接收和散射等三方面来探讨反向散射RFID技术的电磁场理论基础,并建模仿真两种实际应用的标签结构来验证标签的性能主要决定因素。
标签天线的辐射与接收
UHF频段的反向散射即ID系统是一个典型的无线通信系统。对于标签来说,它既要有效地接收阅读器发射来电磁波,又要有效地向阅读器反射回电磁波。而电磁波的发射和接收需要通过标签的天线来完成。标签天线主要有偶极子天线、折叠偶极子天线、变形折合天线等。所以我们有必要首先以电流元的辐射发射特性来深入研究天线的发射和接收,然后分析天线的各项电参数,这些是进一步研究UHF频段标签天线原理的必要基础。
图1:标签的构成,chip(芯片),strap(连接带),antenna(天线),laminate(基片)
根据天线的结构形式,一般将其分为两大类。一类是由导线或金属棒构成的天线,称为线状天线或线天线;另一类则是类似声学或光学设备;由金属圆面或介质圆面构成的天线,称为面状天线或面天线。在RFD标签天线中主要采用线天线。
然而无论是线天线或面天线,都可以分割为无限多个基本元,在这些基本元上载有交变高频电流或磁流。在每一个基本元上的电磁流的振幅、相位和方向均假设是相同的。这样一具体天线则由这些基本元按一定的结构形式拼接而成。当然,各个元上的电磁流的振幅、尺寸以及方向可能是不相同的具体的分布形式由天线的几何形状尺寸以及激励条件所决定。根据基本元的辐射特性,可按电磁场的叠加原理得出各类天线的辐射特性。