第3章 RFID中的天线技术课件.ppt

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1、3.1天线概述3.2低频和高频RFID天线技术3.3微波RFID天线技术3.4RFID天线的制造工艺第3章RFID中的天线技术1.天线的定义2.天线的分类3.天线的研究方法4.RFID天线的应用及设计现状第1节天线概述2.2信号的编码与调制RFID系统的通信模型:如图2-5。本节讨论模型中读写器天线和电子标签天线。第3章RFID中的天线技术3.1天线概述由发射机产生的高频振荡能量，经过传输线（馈线）传送到发射天线，然后由发射天线变为电磁波能量，向预定方向辐射。电磁波通过传播媒质到达接收天线后，接收天线将其转变为导行电磁波，然后通过馈线送到接收机，完成无线电波传输的过程。天线无线通信系统

2、的第一个和最后一个器件。3.1.1天线的定义天线是用来发射或接收无线电波的装置和部件。天线可以视为传输线的终端器件。天线要求：1、天线与馈线阻抗匹配。传输最大功率，馈线损耗小，馈线不会出现反射波2、天线的馈线上要尽可能传输行波，使从馈线入射到天线上的能量不被天线反射，尽可能多地辐射出去。3、天线与馈线、接收机、发射机的匹配或最佳贯通，是天线工程最关心的问题之一。3.1天线概述3.1.2天线的分类1．按照波段分类长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线和微波天线等。2．按照结构分类线状天线、面状天线、缝隙天线和微带天线等。3．按照用途分类广播天线、通信天线、雷达天线、导航天线和RFID天

3、线等3.1天线概述3.1.3天线的研究方法电磁场随时间变化是产生辐射的原因。频率低时，辐射较微弱；频率越高，辐射就越强。天线的结构要求：使电场和磁场分布在同一空间，两者能量直接转化，电磁能量向远处辐射。1．叠加原理天线的辐射符合叠加原理。（1）线天线。线天线首先求出元电流（或称为电基本振子）的辐射场，然后找出线天线上的电流分布，线天线的辐射是元电流辐射的线积分。（2）面天线。面天线将辐射问题分为内问题和外问题，由已知激励源求天线封闭面上的场为内问题3.1天线概述2．天线研究方法研究天线辐射3种方法。解析解：满足边界条件的麦克斯韦方程（理论值）数值解：近似值，方法有有限元发和矩量法等仿真

4、软件：软件求解天线电磁场分布，辐射场和天线方向图。例如：CST公司的MWS(MicrowaveStudio)是高效可靠的天线设计方法3.1天线概述3.1.4RFID天线的应用及设计现状1.RFID天线的应用现状影响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、波瓣宽度、阻抗问题和环境影响等，RFID天线的应用需要对上述参数加以权衡。3.1天线概述1）RFID天线应用的一般要求（包括电子标签天线和阅读器天线）2）RFID天线的极化3）RFID天线的方向性4）RFID天线的阻抗问题5）RFID的环境影响3.1天线概述2.

5、RFID天线的设计现状RFID电子标签天线的设计设计目标：传输最大的能量进出标签芯片。需要设计天线、馈线之间的匹配问题。RFID读写器天线的设计读写器天线设计目标：小型化、地剖面和多频段覆盖。3.1天线概述2.RFID天线的设计现状RFID天线的设计步骤如右图所示3.1天线概述选定应用的种类，确定电子标签天线需要的参数确定天线采用的材料确定电子标签天线的结构ASIC封装后，确定天线的阻抗综合优化天线参数，是天线参数满足技术指标用网络分析仪检测天线额各项指标3.1天线概述3.2低频和高频RFID天线技术3.3微波RFID天线技术3.4RFID天线的制造工艺第3章RFID中的天线技术3.2

6、低频和高频RFID天线技术在低频和高频频段，采用线圈天线，线圈之间存在互感，使一个线圈的能量耦合到另一个线圈，采用电感耦合的方式工作。本节所讨论的低频和高频RFID天线，是基于近场耦合的概念进行设计。3.2低频和高频RFID天线技术低频和高频的RFID天线：从上图可以看出低频和高频天线5个特点：1.天线都采用线圈的形式。2.线圈的形式多样，是圆形环、矩形环等。3.天线尺寸比芯片尺寸大很多，电子标签的尺寸主要是由天线决定的。4.有些天线基板是柔软，适合粘帖在各种物体表面。5.由天线和芯片构成的电子标签，比拇指还小,条带上批量生产。3.2低频和高频RFID天线技术3.1天线概述3.2低频和

7、高频RFID天线技术3.3微波RFID天线技术3.4RFID天线的制造工艺第3章RFID中的天线技术1.微波RFID天线的结构、图片和应用方式2.微波RFID天线的设计第3节微波RFID天线技术3.3微波RFID天线技术微波与低频、高频RFID天线不同:1.采用电磁辐射的方式工作，读写器天线与电子标签天线之间的距离较远，一般超过1m，典型值为1～10m；2.电子标签较小，使天线的小型化成为设计的重点；3.天线形式多样，对称振子天线、微带天线、阵