RFID電子標(biāo)簽天線的設(shè)計(jì)原則 |
發(fā)布時(shí)間:2020-11-29 20:36:20
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RFID電子標(biāo)簽天線的作用
在由無(wú)源標(biāo)簽天線組成的射頻識(shí)別系統(tǒng)中,電子標(biāo)簽必須從RFID讀寫(xiě)器生成的電磁場(chǎng)或電磁波中獲得能量激活標(biāo)簽芯片。因此,電子標(biāo)簽的部分電路用于檢測(cè)標(biāo)簽天線上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電壓,通過(guò)二極管電路整流,通過(guò)其他電路放大電壓等。這些電路集成在存儲(chǔ)器標(biāo)簽芯片內(nèi)。芯片封裝時(shí),通常會(huì)引入部分分布式容量。但是天線設(shè)計(jì)本身不需要知道芯片的特定電路,只需要掌握芯片和封裝的芯片阻抗,利用大能量傳遞的規(guī)律設(shè)計(jì)天線的輸入阻抗即可。
如上所述,在低頻和高頻工作的射頻識(shí)別系統(tǒng)中工作的手動(dòng)標(biāo)簽天線使用線圈形式,該線圈形式可以引入電感,以抵消等效電路的耐受力,從而實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽芯片和天線之間的最大能量傳輸。
對(duì)于在超高頻和微波波段工作的標(biāo)簽天線,為了抵消芯片的耐受性,需要在天線設(shè)計(jì)中添加環(huán)形結(jié)構(gòu)來(lái)提供感性,或者添加T型等結(jié)構(gòu)。此外,為了在規(guī)定的等效全向輻射功率中獲得更遠(yuǎn)的讀取距離,電子標(biāo)簽天線也具有較高的增益。此外,電子標(biāo)簽天線和RFID芯片之間需要足夠的匹配。
RFID電子標(biāo)簽天線的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)和模擬標(biāo)簽天線并獲得所需結(jié)果后,必須對(duì)天線進(jìn)行加工和測(cè)試,以驗(yàn)證設(shè)計(jì)和模擬的準(zhǔn)確性。上述標(biāo)簽天線具有多個(gè)阻抗特性,測(cè)試方法和具有實(shí)際阻抗天線的測(cè)試方法不同。此外,同一電子標(biāo)簽天線的測(cè)試程序取決于所需的數(shù)據(jù),并取決于測(cè)試方法。一般來(lái)說(shuō),在測(cè)試天線的過(guò)程中,不需要特別測(cè)試天線的輸入阻抗。但是,標(biāo)簽天線的阻抗是負(fù)阻抗,虛擬部分和實(shí)際部分的大小比較大,因此,這些阻抗曲線在Smith餅圖中靠近段落圓,通過(guò)Smith網(wǎng)絡(luò)圖很難觀察到天線的阻抗帶寬。為了獲得標(biāo)簽天線的輸入阻抗。測(cè)試設(shè)備的輸出端口可以直接連接到天線的輸入端口。這是因?yàn)椴豢紤]標(biāo)簽天線本身的多重阻抗特性。天線和測(cè)試設(shè)備之間沒(méi)有共軛匹配,不能直接獲得測(cè)量天線常用的電路參數(shù),如散射矩陣參數(shù)和駐波比。
為了獲得散射參數(shù)和駐波比等電路參數(shù),為了評(píng)估天線的阻抗帶寬特性,可以將測(cè)量的阻抗參數(shù)導(dǎo)入到相關(guān)公式中計(jì)算,也可以使用阻抗匹配方法在測(cè)試設(shè)備和天線之間添加匹配電路。匹配電路可以由兩種方法組成,一種是工作頻率高的分立元素,另一種是微波電路。請(qǐng)注意,配電線路必須足夠靠近天線端口。這樣可以獲得更大的帶寬,避免天線和分配電路之間連接線路的負(fù)面影響。
電路用于標(biāo)簽天線測(cè)試。但是,使用匹配電路有一些缺點(diǎn):
1、無(wú)論是使用單個(gè)元件還是微波電路來(lái)配置阻抗分配電路,其帶寬總是有限的,如果天線的實(shí)際帶寬大于分配電路的帶寬,則測(cè)試的帶寬將不再準(zhǔn)確。
2、標(biāo)簽天線電線路總是有損耗,因此測(cè)試的帶寬和回波損耗值等參數(shù)和實(shí)際天線參數(shù)之間存在一些差異。
3、引進(jìn)的配電線路總是與天線有距離,使測(cè)試現(xiàn)在有一定的誤差。
使用上述匹配電路進(jìn)行測(cè)試的方案不僅可以獲得正確的帶寬和東波損失等參數(shù),還必須測(cè)試天線的圖案和增益等輻射特性。只有通過(guò)阻抗分布電路,天線接收的大部分能量才能基本上無(wú)反射地傳遞到測(cè)試系統(tǒng),測(cè)試其輻射參數(shù)。
RFID電子標(biāo)簽天線應(yīng)用重點(diǎn)
隨著RFID射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用的擴(kuò)大,越來(lái)越多的場(chǎng)合需要使用RFID射頻識(shí)別系統(tǒng)。RFID電子標(biāo)簽天線是射頻識(shí)別系統(tǒng)的重要組成部分,設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、測(cè)試等是今后研究的主要內(nèi)容之一,由于電磁波的固有特性,在靠近金屬、液體等環(huán)境下,RFID射頻識(shí)別系統(tǒng)的讀寫(xiě)性能明顯下降。在這種環(huán)境下,除了提高RFID讀寫(xiě)器的性能外,提高電子標(biāo)簽天線的性能更為重要。目前,我們正在研究RFID電子標(biāo)簽天線在這種復(fù)雜環(huán)境下的應(yīng)用。另外,如果柔性RFID電子標(biāo)簽附著在非平面表面,性能也會(huì)下降。如何防止柔性RFID電子標(biāo)簽應(yīng)用于非平面表面的影響目前也是另一個(gè)研究焦點(diǎn)。
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