物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)研究

1、第6章RFIDRFID中的天線技術(shù)中的天線技術(shù)天線技術(shù)對RFID系統(tǒng)十分重要，是決定RFID系統(tǒng)性能的關(guān)鍵部件。RFID天線可以分為低頻、高頻、超高頻及微波天線，每一頻段天線又分為電子標(biāo)簽天線和讀寫器天線，不同頻段天線的結(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天線種類繁多、應(yīng)用各異。在低頻和高頻頻段，讀寫器與電子標(biāo)簽基本都采用線圈天線。微波RFID天線形式多樣，可以采用對稱振子天線、微帶天線、陣列天線和寬帶天線等，同時(shí)

2、微波RFID的電子標(biāo)簽較小，天線要求低造價(jià)、小型化，因此微波RFID出現(xiàn)了許多天線制作的新技術(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天線的設(shè)計(jì)效率，降低RFID天線的制造成本，因此RFID天線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。天線仿真軟件功能強(qiáng)大，已經(jīng)成為天線技術(shù)的一個(gè)重要手段，天線仿真和測試相結(jié)合，可以基本滿足RFID天線設(shè)計(jì)的需要。RFID天線制作工藝主要有線圈繞制法、蝕刻法和印刷法，這些工藝既

3、有傳統(tǒng)的制作方法，也有近年來發(fā)展起來的新技術(shù)，天線制作的新工藝可使RFID天線制作成本大大降低，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天線的應(yīng)用及設(shè)計(jì)現(xiàn)狀天線的應(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通信技術(shù)，來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線交換。按照現(xiàn)在RFID系統(tǒng)的工作頻段，天線可以分為低頻LF、高頻HF、超高頻UHF及微波天線，不同頻段天線的工作原理不同，使得不同天線

4、的設(shè)計(jì)方法也有本質(zhì)的不同。在RFID系統(tǒng)中，天線分為電子標(biāo)簽天線和讀寫器天線，這兩種天線按方向性可分為全向天線和定向天線等；按外形可分為線狀天線和面狀天線等；按結(jié)構(gòu)和形式可分為環(huán)形天線、偶極天線、雙偶極天線、陣列天線、八木天線、微帶天線和螺旋天線等。在低頻和高頻頻段，RFID系統(tǒng)主要采用環(huán)形天線，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)可以采用的天線形式多樣，

5、用以完成不同任務(wù)。6.1.16.1.1RFIDRFID天線的應(yīng)用現(xiàn)狀天線的應(yīng)用現(xiàn)狀影響RFID天線應(yīng)用性能的參數(shù)主要有天線類型、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、阻抗問題和環(huán)境影響等，RFID天線的應(yīng)用需要對上述參數(shù)加以權(quán)衡。1RFIDRFID天線應(yīng)用的一般要求天線應(yīng)用的一般要求（1）電子標(biāo)簽天線。）電子標(biāo)簽天線。不同的RFID系統(tǒng)采用的天線極化方式不同。有些應(yīng)用可以采用線極化，例如在流

6、水線上，這時(shí)電子標(biāo)簽的位置基本上是固定不變的，電子標(biāo)簽的天線可以采用線極化方式。但在大多數(shù)場合，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，以使RFID系統(tǒng)對電子標(biāo)簽的方位敏感性降低。3RFIDRFID天線的方向性天線的方向性RFID系統(tǒng)的工作距離，主要與讀寫器給電子標(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)移到天線上，這就要求

7、有方向性較強(qiáng)的天線。如果天線波瓣寬度越窄，天線的方向性越好，天線的增益越大，天線作用的距離越遠(yuǎn)，抗干擾能力越強(qiáng)，但同時(shí)天線的覆蓋范圍也就越小。4RFIDRFID天線的阻抗問題天線的阻抗問題為了以最大功率傳輸，芯片的輸入阻抗必須和天線的輸出阻抗匹配。幾十年來，天線設(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)簽天線的特性，受所標(biāo)識物體的形狀和電參數(shù)影響。例如，金屬對電磁波有衰減作用，金屬表面對電磁波有反射作用，彈性襯底會造成天線變形等，這些影響在天線設(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為例，目前有價(jià)值的解決方案有兩個(gè)，一個(gè)是從天線的形式出發(fā)，采用微帶貼片天線或倒F天線等，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天線的