(6)--2.5 RFID技术及应用天线.ppt

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1、技术RFID及应用RFIDRFID的基本工作原理的基本工作原理RFIDRFID系统的构成系统的构成RFID的工作原理RFIDRFID的耦合方式的耦合方式天线天线天线的工作模式天线的工作模式天线的基本参数天线的基本参数天线天线的设计要求天线的设计要求天线的工作模式天线的工作模式 与与RFIDRFID系统的耦合方式相对应，天线的工作系统的耦合方式相对应，天线的工作方式分为近场天线工作模式和远场天线工作模式。方式分为近场天线工作模式和远场天线工作模式。天线的工作模式天线的工作模式 感应耦合模式主要是指读写器天线和标签天线都感应耦合模式主要是指读写器天线和标签天线都采用线圈形式。采用线圈形式。RFID

2、RFID的线圈天线进入读写器产生的交的线圈天线进入读写器产生的交变磁场中，变磁场中，RFIDRFID天线与读写器天线之间的相互作用就天线与读写器天线之间的相互作用就类似于变压器，两者的线圈相当于变压器的一次绕组和类似于变压器，两者的线圈相当于变压器的一次绕组和二次绕组。由二次绕组。由RFIDRFID的线圈天线形成的谐振回路，包括的线圈天线形成的谐振回路，包括RFIDRFID天线的线圈电感天线的线圈电感L L、寄生电容、寄生电容CpCp和并联电容和并联电容CrCr，其，其谐振频率为谐振频率为 式中：式中：C C为为CpCp和和CrCr的并联等效电容。的并联等效电容。近场天线工作模式近场天线工作模

3、式远场天线工作模式远场天线工作模式 远场天线主要包括微带贴片天线、偶极子天线和远场天线主要包括微带贴片天线、偶极子天线和环形天线。微带贴片天线是由贴在带有金属地板的介质环形天线。微带贴片天线是由贴在带有金属地板的介质基片上的辐射贴片导体所构成的。根据天线辐射特性的基片上的辐射贴片导体所构成的。根据天线辐射特性的需要，可把贴片导体设计为各种形状。需要，可把贴片导体设计为各种形状。天线的工作模式天线的工作模式远场天线工作模式远场天线工作模式 最常用的是偶极子天线（又称对称振子天线）。最常用的是偶极子天线（又称对称振子天线）。偶极子天线由处于同一直线上的两段粗细和长度均相同偶极子天线由处于同一直线上

4、的两段粗细和长度均相同的直导线构成，信号由位于其中心的两个端点馈入，使的直导线构成，信号由位于其中心的两个端点馈入，使得在偶极子的两臂上将产生一定的电流分布，从而在天得在偶极子的两臂上将产生一定的电流分布，从而在天线周围空间激发出电磁场。线周围空间激发出电磁场。天线的工作模式天线的工作模式天线的工作模式天线的工作模式天线的基本参数天线的基本参数天线天线的设计要求天线的设计要求天线的基本参数天线的基本参数方向图方向图 天线的方向图又称波瓣图，是天线辐射场大小在空间的天线的方向图又称波瓣图，是天线辐射场大小在空间的相对分布随方向变化的图形。相对分布随方向变化的图形。天线方向性系数的一般表达式天线方

5、向性系数的一般表达式为：为：式中：为方向函数的最大值；为最大辐射方向上的电场强度；为同一距离 方向上的电场强度。增益增益 增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想辐射单元在空间同一点处所产生信号功率密度之比。增益辐射单元在空间同一点处所产生信号功率密度之比。增益G G定义为方向性数与效率的乘积：定义为方向性数与效率的乘积：天线的基本参数天线的基本参数天线的基本参数天线的基本参数天线的极化天线的极化 极化特性是指天线在最大辐射方向上电极化特性是指天线在最大辐射方向上电场矢量的方向随时间变化的规律。极化方式如场矢量的方向随时间变化的规律。极化方式

6、如下：下：频带宽度频带宽度 当天线工作频率变化时，天线的有关电参数变化的程当天线工作频率变化时，天线的有关电参数变化的程度在所允许的范围内，所对应的频率范围称为频带宽度度在所允许的范围内，所对应的频率范围称为频带宽度(Band Width)(Band Width)。根据频带宽度的不同，可以把天线分为窄频。根据频带宽度的不同，可以把天线分为窄频带天线、宽频带天线和超宽频带天线。带天线、宽频带天线和超宽频带天线。天线的基本参数天线的基本参数天线的工作模式天线的工作模式天线的基本参数天线的基本参数天线天线的设计要求天线的设计要求天线的设计要求天线的设计要求对于近距离对于近距离13.56 MHz13.

7、56 MHz的的RFIDRFID应用，天线一般与应用，天线一般与读写器集成在一起；读写器集成在一起；对于远距离对于远距离13.56 MHz13.56 MHz或者超高频频段的或者超高频频段的RFIDRFID系统，系统，天线与读写器采用分离式结构，并通过阻抗匹配的天线与读写器采用分离式结构，并通过阻抗匹配的同轴电缆连接到一起；同轴电缆连接到一起；读写器天线的设计要求低剖面、小型化以及宽频段覆盖。读写器天线的设计要求低剖面、小型化以及宽频段覆盖。读写器天线读写器天线应答器天线应答器天线 当工作频率增加到尾端频段时，天线与标答芯片间的当工作频率增加到尾端频段时，天线与标答芯片间的匹配问题比较重要。匹配问题比较重要。RFIDRFID应用中，芯片的输入阻抗可能是任应用中，芯片的输入阻抗可能是任意值，并且很难在工作状态下准确测试，缺少准确的参数，意值，并且很难在工作状态下准确测试，缺少准确的参数，天线设计难以达到最佳。相应的小尺寸、低成本及所标识物天线设计难以达到最佳。相应的小尺寸、低成本及所标识物体的形状和物理特性都会影响到天线的设计。体的形状和物理特性都会影响到天线的设计。天线的设计要求天线的设计要求天线天线本次课程，我们共同学习了天线的工作模式，天本次课程，我们共同学习了天线的工作模式，天线的基本参数，天线的设计要求。线的基本参数，天线的设计要求。课程小结课程小结