物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)研究

1、第6章RFIDRFID中的天線(xiàn)技術(shù)中的天線(xiàn)技術(shù)天線(xiàn)技術(shù)對(duì)RFID系統(tǒng)十分重要，是決定RFID系統(tǒng)性能的關(guān)鍵部件。RFID天線(xiàn)可以分為低頻、高頻、超高頻及微波天線(xiàn)，每一頻段天線(xiàn)又分為電子標(biāo)簽天線(xiàn)和讀寫(xiě)器天線(xiàn)，不同頻段天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)、工作原理、設(shè)計(jì)方法和應(yīng)用方式有很大差異，導(dǎo)致RFID天線(xiàn)種類(lèi)繁多、應(yīng)用各異。在低頻和高頻頻段，讀寫(xiě)器與電子標(biāo)簽基本都采用線(xiàn)圈天線(xiàn)。微波RFID天線(xiàn)形式多樣，可以采用對(duì)稱(chēng)振子天線(xiàn)、微帶天線(xiàn)、陣列天線(xiàn)和寬帶天線(xiàn)等，同時(shí)

2、微波RFID的電子標(biāo)簽較小，天線(xiàn)要求低造價(jià)、小型化，因此微波RFID出現(xiàn)了許多天線(xiàn)制作的新技術(shù)。為適應(yīng)世界范圍電子標(biāo)簽的快速應(yīng)用和不斷發(fā)展，需要提高RFID天線(xiàn)的設(shè)計(jì)效率，降低RFID天線(xiàn)的制造成本，因此RFID天線(xiàn)大量使用仿真軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，并采用了多種制作工藝。天線(xiàn)仿真軟件功能強(qiáng)大，已經(jīng)成為天線(xiàn)技術(shù)的一個(gè)重要手段，天線(xiàn)仿真和測(cè)試相結(jié)合，可以基本滿(mǎn)足RFID天線(xiàn)設(shè)計(jì)的需要。RFID天線(xiàn)制作工藝主要有線(xiàn)圈繞制法、蝕刻法和印刷法，這些工藝既

3、有傳統(tǒng)的制作方法，也有近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，天線(xiàn)制作的新工藝可使RFID天線(xiàn)制作成本大大降低，走出應(yīng)用成本瓶頸，并促進(jìn)RFID技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。6.16.1RFIDRFID天線(xiàn)的應(yīng)用及設(shè)計(jì)現(xiàn)狀天線(xiàn)的應(yīng)用及設(shè)計(jì)現(xiàn)狀RFID在不同的應(yīng)用環(huán)境中使用不同的工作頻段，因此需要采用不同的天線(xiàn)通信技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)線(xiàn)交換。按照現(xiàn)在RFID系統(tǒng)的工作頻段，天線(xiàn)可以分為低頻LF、高頻HF、超高頻UHF及微波天線(xiàn)，不同頻段天線(xiàn)的工作原理不同，使得不同天線(xiàn)

4、的設(shè)計(jì)方法也有本質(zhì)的不同。在RFID系統(tǒng)中，天線(xiàn)分為電子標(biāo)簽天線(xiàn)和讀寫(xiě)器天線(xiàn)，這兩種天線(xiàn)按方向性可分為全向天線(xiàn)和定向天線(xiàn)等；按外形可分為線(xiàn)狀天線(xiàn)和面狀天線(xiàn)等；按結(jié)構(gòu)和形式可分為環(huán)形天線(xiàn)、偶極天線(xiàn)、雙偶極天線(xiàn)、陣列天線(xiàn)、八木天線(xiàn)、微帶天線(xiàn)和螺旋天線(xiàn)等。在低頻和高頻頻段，RFID系統(tǒng)主要采用環(huán)形天線(xiàn)，用以完成能量和數(shù)據(jù)的電感耦合；在433MHz、800900MHz、2.45GHz和5.8GHz的微波頻段，RFID系統(tǒng)可以采用的天線(xiàn)形式多樣，

5、用以完成不同任務(wù)。6.1.16.1.1RFIDRFID天線(xiàn)的應(yīng)用現(xiàn)狀天線(xiàn)的應(yīng)用現(xiàn)狀影響RFID天線(xiàn)應(yīng)用性能的參數(shù)主要有天線(xiàn)類(lèi)型、尺寸結(jié)構(gòu)、材料特性、成本價(jià)格、工作頻率、頻帶寬度、極化方向、方向性、增益、波瓣寬度、阻抗問(wèn)題和環(huán)境影響等，RFID天線(xiàn)的應(yīng)用需要對(duì)上述參數(shù)加以權(quán)衡。1RFIDRFID天線(xiàn)應(yīng)用的一般要求天線(xiàn)應(yīng)用的一般要求（1）電子標(biāo)簽天線(xiàn)。）電子標(biāo)簽天線(xiàn)。不同的RFID系統(tǒng)采用的天線(xiàn)極化方式不同。有些應(yīng)用可以采用線(xiàn)極化，例如在流

6、水線(xiàn)上，這時(shí)電子標(biāo)簽的位置基本上是固定不變的，電子標(biāo)簽的天線(xiàn)可以采用線(xiàn)極化方式。但在大多數(shù)場(chǎng)合，由于電子標(biāo)簽的方位是不可知的，所以大部分RFID系統(tǒng)采用圓極化天線(xiàn)，以使RFID系統(tǒng)對(duì)電子標(biāo)簽的方位敏感性降低。3RFIDRFID天線(xiàn)的方向性天線(xiàn)的方向性RFID系統(tǒng)的工作距離，主要與讀寫(xiě)器給電子標(biāo)簽的供電有關(guān)。隨著低功耗電子標(biāo)簽芯片技術(shù)的發(fā)展，電子標(biāo)簽的工作電壓不斷降低，所需功耗很小，這使得進(jìn)一步增大系統(tǒng)工作距離的潛能轉(zhuǎn)移到天線(xiàn)上，這就要求

7、有方向性較強(qiáng)的天線(xiàn)。如果天線(xiàn)波瓣寬度越窄，天線(xiàn)的方向性越好，天線(xiàn)的增益越大，天線(xiàn)作用的距離越遠(yuǎn)，抗干擾能力越強(qiáng)，但同時(shí)天線(xiàn)的覆蓋范圍也就越小。4RFIDRFID天線(xiàn)的阻抗問(wèn)題天線(xiàn)的阻抗問(wèn)題為了以最大功率傳輸，芯片的輸入阻抗必須和天線(xiàn)的輸出阻抗匹配。幾十年來(lái)，天線(xiàn)設(shè)計(jì)多采用50或75的阻抗匹配，但是可能還有其他情況。例如，一個(gè)縫隙天線(xiàn)可以設(shè)計(jì)幾百歐姆的阻抗；一個(gè)折疊偶極子的阻抗可以是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)半波偶極子阻抗的幾倍；印刷貼片天線(xiàn)的引出點(diǎn)能夠提

8、供一個(gè)40～100的阻抗范圍。5RFIDRFID的環(huán)境影響的環(huán)境影響電子標(biāo)簽天線(xiàn)的特性，受所標(biāo)識(shí)物體的形狀和電參數(shù)影響。例如，金屬對(duì)電磁波有衰減作用，金屬表面對(duì)電磁波有反射作用，彈性襯底會(huì)造成天線(xiàn)變形等，這些影響在天線(xiàn)設(shè)計(jì)與應(yīng)用中必須加以解決。以在金屬物體表面使用天線(xiàn)為例，目前有價(jià)值的解決方案有兩個(gè)，一個(gè)是從天線(xiàn)的形式出發(fā)，采用微帶貼片天線(xiàn)或倒F天線(xiàn)等，另一個(gè)是采用雙層介質(zhì)、介質(zhì)覆蓋或電磁帶隙等6.1.26.1.2RFIDRFID天線(xiàn)的