第2章天线.ppt

第3章RFID中的天线技术;3.1.1天线的定义 凡是利用电磁波来传递信息和能量的，都依靠天线来进行工作，天线是用来发射或接收无线电波的装置和部件。 天线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。天线与馈线、接收机、发射机的匹配或最佳贯通，是天线工程最关心的问题之一。 ;3.1.2天线的分类 1．按照波段分类 长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线和微波天线等。 2．按照结构分类 线状天线、面状天线、缝隙天线和微带天线等。 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天线等 ;3.1.3天线的研究方法 电磁场随时间变化是产生辐射的原因。频率低时，辐射较微弱；频率越高，辐射就越强。天线的结构应该使电场和磁场分布在同一空间，这样可以使两者能量直接转化，电磁能量可以向远处辐射。 1．叠加原理 天线的辐射符合叠加原理。 （1）线天线。 线天线首先求出元电流（或称为电基本振子）的辐射场，然后找出线天线上的电流分布，线天线的辐射是元电流辐射的线积分。 （2）面天线。 面天线将辐射问题分为内问题和外问题，由已知激励源求天线封闭面上的场为内问题， 由封闭面上的场求外部空间辐射场为外问题。在求天线的外问题时，辐射场也要用到叠加原理。; 2．研究天线的3个方法 研究天线辐射的常用方法有如下3种。 解析解 数值解 仿真软件 3.1.4 RFID天线的应用及设计现状 1. RFID天线的应用现状 影响RFID天线应用性能的参数主要有天线类型、尺寸结构、材料特性、成本价格、工作频率、频带宽度、极化方向、方向性、增益、波瓣宽度、阻抗问题和环境影响等，RFID天线的应用需要对上述参数加以权衡。;1）RFID天线应用的一般要求 电子标签天线 阅读器天线 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的环境影响 2. RFID天线的设计现状 RFID电子标签天线的设计 RFID读写器天线的设计 RFID天线的设计步骤 ;3.2低频和高频RFID天线技术;; 低频和高频RFID天线有如下特点。 （1）天线都采用线圈的形式。 （2）线圈的形式多样，可以是圆形环，也可以是矩形环。 （3）天线的尺寸比芯片的尺寸大很多，电子标签的尺寸主要是由天线决定的。 （4）有些天线的基板是柔软的，适合粘帖在各种物体的表面。 （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。;3.3微波RFID天线技术;3.3.1 微波RFID天线的结构、图片和应用方式 1．微波RFID天线的结构和图片 ; 2．微波RFID天线的应用方式 微波RFID天线的应用方式很多，下面以仓库流水线上纸箱跟踪为例，给出微波RFID天线在跟踪纸箱过程中的使用方法。 （1）纸箱放在流水线上，通过传动皮带送入仓库。 （2）纸箱上贴有标签，标签有两种形式，一种是电子标签，一种是条码标签。为防止电子标签损毁，纸箱上还贴有条码标签，以作备用。 （3）在仓库门口，放置3个读写器天线，读写器天线用来识别纸箱上的电子标签，从而完成物品识别与跟踪的任务。;3.3.2 微波RFID天线的设计 微波RFID天线的设计，需要考虑天线采用的材料、天线的尺寸、天线的作用距离，并需要考虑频带宽度、方向性和增益等电参数。微波RFID天线主要采用偶极子天线、微带天线、非频变天线和阵列天线等。 1．弯曲偶极子天线 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。弯曲偶极子天线纵向延伸方向至少折返一次，从而具有至少两个导体段，每个导体段分别具有一个延伸轴，这些导体段借助于一个连接段相互平行且有间隔地排列，并且第一导体段向空间延伸，折返的第二导体段与第一导体段垂直，第一和第二导体段扩展成一个导体平面。 ;弯曲天线有几个关键的参数，如载荷棒宽度、距离、间距、弯曲步幅宽度和弯曲步幅高度等。通过调整上述参数，可以改变天线的增益和阻抗，并改变电子标签的谐振、最高射程和带宽。; 2．微带天线 微波RFID常采用微带天线。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。 微带天线按结构特征分类，