RFID原理与应用第三章：RFID中的天线技术

1、天线概述

1.1天线的定义

天线是用来发射或接收无线电波的装置和部件。可以视为传输线的终端器件。

天线作为一个单端口元件，要求与相连接的馈线阻抗匹配。天线的馈线上要

尽可能传输行波，使从馈线入射到天线上的能量不被天线反射，尽可能多地

辐射出去。

1.2天线的分类

1）按照波段分类

长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线、微波天线

2）按照结构分类

线状天线、面状天线、缝隙天线、微带天线

3）按照用途分类

广播天线、通信天线、雷达天线、导航天线和RFID天线

1.3天线的研究方法

天线的辐射符合叠加原理

线天线、面天线

研究方法：解析解、数值解、仿真软件

1.4RFID天线的应用及设计现状

1）应用现状：

（1）RFID天线的一般应用要求

（2）RFID天线的极化

（3）RFID天线的方向性

（4）RFID天线的阻抗问题

（5）RFID的环境问题

2）设计现状

（1）RFID电子标签天线的设计

（2）RFID读写器天线的设计

（3）RFID天线的设计步骤

2、低频和高频RFID天线技术

读写器天线和电子标签天线之间采用电感耦合的方式工作（近场耦合）

特点：

1）天线都采用线圈的形式

2）线圈的形式多样，可以是圆环，也可以是矩形环

3）天线的尺寸比芯片的尺寸大很多，电子标签的尺寸由天线决定

4）有些天线的基板是柔软的，适合粘贴在各种物体的表面

5）由天线和芯片构成的电子标签，可以比拇指还小

6）由天线和芯片构成的电子标签，可以在条带上批量生产

3、微波RFID天线技术

采用电磁辐射的方式工作、形式多样可以分为对称振子天线、微带天线、

阵列天线和宽带天线。

3.1微波RFID天线的结构和应用方式

结构多样，是物联网天线的主要形式，可以应用在制造、物流、防伪和交通等多个领域，是现在RFID天线的主要形式。

3.2微波RFID天线的设计

主要采用偶极子天线、微带天线、阵列天线和非频变天线

1）偶极子天线

即振子天线，是微波RFID常用的天线。为了缩短天线的尺寸，在微波RFID

中偶极子天线常采用弯曲结构。

关键参数：载荷棒宽度、距离、间距、弯曲步幅宽度和弯曲步幅高度

2）微带天线

是平面型天线，具有小型化、易集成、方向性好等优点、可以做成共形天线

，易于形成圆极化，制作成本低，易于大量生产。

按照结构分类

微带贴片天线和缝隙天线

按照形状分类

矩形、圆形和环形微带天线

按照工作原理分类

谐振型和非谐振型天线

三种基本类型：微带驻波贴片天线、微带行波贴片天线和微带缝隙天线。

3）阵列天线

是一类由不少于两个天线单元规则或随机排列，并通过适当激励获得预定辐射

特性的天线。

（1）微带阵列天线

（2）八木天线

4）非频变天线

若天线的频带宽度能够达到10:1，则称为非频带天线。非频带天线能在一个很

宽的频带范围内，保持天线的阻抗特性和方向特性基本不变或稍有变化。

（1）平面等角螺旋天线

（2）圆锥等角螺旋天线

（3）对数周期天线

4、RFID天线的制作工艺

主要有线圈绕制法、蚀刻法和印刷法。

低频RFID电子标签天线基本以线圈绕制法制成

高频以蚀刻法为主

UHF RFID电子标签天线以印刷天线为主

1）线圈绕制法

特点：（1）频率：125-134kHz，线圈圈数一般为几百到上千

（2）成本高，生产速度慢

（3）高频RFID天线也可以采用，圈数一般在100圈以内

（4）UHF天线很少采用

2）蚀刻法

特点：（1）蚀刻天线精度高，天线的阻抗、方向性等性能很好，天线性能

优异稳定。

（2）成本高、制作程序繁琐、产能底下

（3）高频RFID天线常采用

（4）耐用年限一般在10年以上

3）印刷法

特点：（1）可更加精确地调整电性能参数

（2）可满足各种个性化要求

（3）可使用各种不同基体材料

（4）可使用不同厂家提供法人晶体模块

导电油墨以RFID印刷天线技术

特点：（1）成本低

（2）导电性好

（3）操作容易

（4）无污染

（5）使用时间短

应用价值：

（1）促进各行业RFID应用

（2）促进印刷行业的发展

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