天线是一种以谐振技术配合电磁波形式,把射频信号辐射出去或接收进来的装置。天线按工作频段可分为长波、短波、超短波以及微波天线等;按方向性可分为全向天线、定向天线等;按外形可分为线状天线、面状天线等。在RFID系统中,天线分为标签用天线和读写器用天线两种情况,目前的RFID系统主要集中在LF、HF、UHF频段和SHF频段。天线的原理和设计在LF、HF和UHF频段有着根本上的不同,天线的结构也有非常大的变化。实质上,由于在LF和HF频段波长在数百米之遥,发射电磁波非常困难,近场区主要是通电螺线管式天线的磁场特性,基本上没有或只有极少分量电磁波的传播,天线的电磁波特性主要集中在UHF和微波频段。以工作频段区分的电子标签主要特性与使用见参数表,

频段划分 低频长波段(LF)KHz 高频短波(HF)MHz 超高频分米波(UHF)MHz 特高频微波(SHF)GHz
典型频率 125 13.56 430/900 2.45以上
天线原理 磁场耦合 电磁场耦合 电磁波发射
方向特性 接近全方位 接近全方位 定向< =50度 定向<=30度 天线制作 绕线式天线 绕线/蚀刻 蚀刻/冲压 蚀刻/印刷 天线材料 自粘漆包线 自粘线/铝 铝/铜 铝/导电油墨 封装方式 cob模块 cob/直焊 直焊/倒装 倒装键合 封装材料 纸质/PVC 纸质/胶片 胶片 胶片 使用距离 0.1-1.0M 0.1-1.0M 1-10M >=3.0M以上
标签天线设计:使用天线的目的,是通过天线传输最大的能量进出标签芯片,这将需要设计精细的天线以提高性能,还要兼顾相连标签阻抗的匹配,通常输入阴抗是50欧姆。为了增加传输距离和缩小天线尺寸,UHF天线的研究是重点。标签天线特性会受到所识特体的形状、材质以及物理特性的影响,这都将直接影响天线的性能。在进行标签天线设计的过程中,必须全面考虑以上因素。同时,要提高标签灵敏度,就要设法提高标签的增益,增益高的天线又表现在尺寸较大。因此,要适应小尺寸及低成本等要求,就非常必要研制各种加感UHF天线。
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读写器天线设计:对于近距离(=10cm)系统的应用,如门禁系统等,天线一般和读定器集成在一起;对于远距离HF(10cm-1m)或者UHF频段(=3cm)的电子标签系统,天线和读写器必须采用分体式结构,并通过50欧姆阻抗匹配的同轴电缆连接到一起,如图4所示就是上海哲林代理易腾迈生产的分体式UHF标签读写机具。实际使用中,因机具的安装和使用环境等变化多样,要求读写器天线设计采用低剖面、小型代以及宽频段覆盖。同时还涉及到天线小型化带来的低效率、低增益(可采用天线阵列组合来提高增益)问题,这同样是国内外研究的课题。
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