RFID天線問題１

　　射頻天線類型的選擇必須使它的阻抗與自由空間和ASIC匹配。方向性天線具有更少的輻射模式和返回?fù)p耗的干擾。門禁系統(tǒng)可以使用短作用距離的無源標(biāo)簽。

　　引 言

　　在RF裝置中，工作頻率增加到微波區(qū)域的時候，天線與標(biāo)簽芯片之間的匹配問題變得更加嚴(yán)峻。天線的目標(biāo)是傳輸最大的能量進(jìn)出標(biāo)簽芯片。這需要仔細(xì)的設(shè)計天線和自由空間以及其相連的標(biāo)簽芯片的匹配。本文考慮的頻帶是435MHz, 2.45 GHz 和 5.8 GHz，在零售商品中使用。

　　天線必須：

　　ａ足夠的小以至于能夠貼到需要的物品上；

　　ｂ有全向或半球覆蓋的方向性；

　　ｃ提供最大可能的信號給標(biāo)簽的芯片；

　　ｄ無論物品什么方向，天線的極化都能與讀卡機的詢問信號相匹配；

　　ｅ具有魯棒性；非常便宜。

　　在選擇天線的時候的主要考慮是：

　　ａ天線的類型；

　　ｂ天線的阻抗：

　　在應(yīng)用到物品上的RF的性能；

　　在有其他的物品圍繞貼標(biāo)簽物品時的RF性能。

RFID天線問題2

　　可能的選擇

　　這里有兩種使用方式：

　　一）貼標(biāo)簽的物品被放在倉庫中，有一個便攜裝置，可能是手持式，詢問所有的物品，并且需要它們給予信息反饋信息；

　　二）在倉庫的門口安裝讀卡設(shè)配，詢問并記錄進(jìn)出物品。還有一個主要的選擇是有源標(biāo)簽還是無源標(biāo)簽[1],[2]。

　　可選的天線

　　在435 MHz, 2.45 GHz 和 5.8 GHz頻率是用的RFID系統(tǒng)中，可選的天線有幾種，見下表，它們重點考慮了天線的尺寸。這樣的小天線的增益是有限的，增益的大小取決于輻射模式的類型，全向的天線具有峰值增益0到2dBi；方向性的天線的增益可以達(dá)到6dBi。增益大小影響天線的作用距離。下表中的前三個種類的天線是線極化的，但是微帶面天線可以使圓極化的，對數(shù)螺旋天線僅僅是圓極化的。由于RFID標(biāo)簽的方向性是不可控的，所以讀卡機必須是圓極化的。一個圓極化的標(biāo)簽天線可以產(chǎn)生3dB 以強的信號。

RFID天線問題３

　　阻抗問題

　　為了最大功率傳輸，天線后的芯片的輸入阻抗必須和天線的輸出阻抗匹配。幾十年來，設(shè)計天線與50 或70歐姆的阻抗匹配，但是可能設(shè)計天線具有其他的特性阻抗。例如，一個縫隙天線可以設(shè)計具有幾百歐姆的阻抗。一個折疊偶極子的阻抗可以是一做個標(biāo)準(zhǔn)半波偶極子阻抗的20倍。印刷貼片天線的引出點能夠提供一個很寬范圍的阻抗(通常是40 到100歐姆)。選擇天線的類型，以至于它的阻抗能夠和標(biāo)簽芯片的輸入阻抗匹配是十分關(guān)鍵的。另一個問題是其他的與天線接近的物體可以降低天線的返回?fù)p耗。對于全向天線，例如雙偶極子天線，這個影響是顯著的。改變雙偶極子天線和一聽番茄醬的間距做了一些實際測量，顯示了一些變化，見圖4和圖5。其他的物體也有相似的影響。此外是物體的介電常數(shù)，而不是金屬，改變了諧振頻率。一塑料瓶子水降低了最小返回?fù)p耗頻率16%。當(dāng)物體與天線的距離小于62.5mm的時候，返回?fù)p耗將導(dǎo)致一個3.0 dB的插入損耗，而天線的自由空間插入損耗才0.2dB。可以設(shè)計天線使它與接近物體的情況相匹配，但是天線的行為對于不同的物體和不同的物體距離而不同。對于全向天線是不可行的，所以設(shè)計方向性強的天線，它們不受這個問題的影響。

RFID天線問題４

　　輻射模式

　　在一個無反射的環(huán)境中測試了天線的模式，包括了各種需要貼標(biāo)簽的物體，在使用全向天線的時候性能嚴(yán)重下降。圓柱金屬聽引起的性能下降是最嚴(yán)重的，在它與天線距離50mm的時候，反回的信號下降大于20dB (見圖6)。天線與物體的中心距離分開到100—150mm的時候，反回信號下降約10 到12dB。在與天線距離100mm的時候，測量了幾瓶水（塑料和玻璃），見圖7，反回信號降低大于10dB。 在蠟紙盒的液體，甚至蘋果上做試驗得到了類似的結(jié)果。

　　局部結(jié)構(gòu)的影響

　　在使用手持的儀器的時候，大量的其他臨近物體的使讀卡機天線和標(biāo)簽天線的輻射模式嚴(yán)重失真。這可以對于2.45GHz的工作頻率計算，假設(shè)一個代表性的幾何形狀，見圖8,9,10，和自由空間相比，顯示返回信號降低了10dB，在雙天線同時使用的時候，比預(yù)料的模式下降的更多。圖11和圖12是在一個天線前的一個橫截平面的接收信號等高線圖，顯示了嚴(yán)重的失真。在倉庫的使用環(huán)境下，一個物品盒子具有一個標(biāo)簽會有問題，幾個標(biāo)簽貼在一個盒子上以確保所有時候都有一個標(biāo)簽是可以看見的。便攜系統(tǒng)的使用有幾個天線的問題。每個盒子兩個天線足夠適合門禁裝置探測，這樣局部結(jié)構(gòu)的影響變得不再重要，因為門禁裝置的讀卡機天線被固定在倉庫的出入，并且直接指向貼標(biāo)簽的物體。

RFID天線問題５

　　距 離