RFID天線6個常見問題

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損耗的干擾。門禁系統(tǒng)可以使用短作用距離的無源標簽。

　　引 言

　　在RF裝置中，工作頻率增加到微波區(qū)域的時候，天線與標簽芯片之間的匹配問題變得更加嚴峻。天線的目標是傳輸最大的能量進出標簽芯片。這需要仔細的設(shè)計天線和自由空間以及其相連的標簽芯片的匹配。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：

　?。嶙銐虻男∫灾劣谀軌蛸N到需要的物品上；

　　ｂ有全向或半球覆蓋的方向性；

　?。闾峁┳畲罂赡艿男盘柦o標簽的芯片；

　?。錈o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；

　?。寰哂恤敯粜?；非常便宜。

　　在選擇天線的時候的主要考慮是：

　?。崽炀€的類型；

　?。馓炀€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，詢問并記錄進出物品。還有一個主要的選擇是有源標簽還是無源標簽[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準半波偶極子阻抗的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損耗。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損耗頻率16%。當物體與天線的距離小于62.5mm的時候，返回損耗將導(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?？梢栽O(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簽的物體，在使用全向天線的時候性能嚴重下降。圓柱金屬聽引起的性能下降是最嚴重的，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簽天線的輻射模式嚴重失真。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簽會有問題，幾個標簽貼在一個盒子上以確保所有時候都有一個標簽是可以看見的。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，并且直接指向貼標簽的物體。

RFID天線問題５

　　距 離