RFID系統(tǒng)天線設(shè)計

RFID(Radio Frequency。Identification，射頻識別技術(shù))是自動識別技術(shù)的一種，通過無線射頻方式進行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，對目標加以識別并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。它的核心部件是讀寫器和電子標簽，通過相距幾厘米到幾米距離內(nèi)讀寫器發(fā)射的無線電波，可以讀取電子標簽內(nèi)存儲的信息，識別電子標簽代表的物品、人和器具的身份。RFID技術(shù)在國內(nèi)外得到了大量的應(yīng)用，在公共交通、地鐵、校園、社會保障等領(lǐng)域均有應(yīng)用。本文主要通過實際工作中對于各種RFID讀寫系統(tǒng)的對比，總結(jié)研究RFID讀寫器天線設(shè)計中比較實用的方法。

1 實際RFID天線設(shè)計主要考慮物理參量
1．1 磁場強度
運動的電荷或者說電流會產(chǎn)生磁場，磁場的大小用磁場強度來表示。RFID天線的作用距離，與天線線圈電流所產(chǎn)生的磁場強度緊密相關(guān)。
圓形線圈的磁場強度(在近場耦合有效的前提下，近場耦合有效與否的判斷在1．3節(jié))可用式(1)進行計算：

式中：H是磁場強度；I是電流強度；N為匝數(shù)；R為天線半徑；x為作用距離。
對于邊長ab的矩形導(dǎo)體回路，在距離為x處的磁場強度曲線可用下式計算。

結(jié)果證實：在與天線線圈距離很小(xR)的情況下，磁場強度的上升是平緩的。較小的天線在其中心(距離為0)處呈現(xiàn)出較高的磁場強度，相對來講，較大的天線在較遠的距離(x>R)處呈現(xiàn)出較高的磁場強度。在電感耦合式射頻識別系統(tǒng)的天線設(shè)計中，應(yīng)當考慮這種效應(yīng)，如圖1所示。

1．2 最佳天線直徑
在與發(fā)射天線的距離x為常數(shù)并簡單地假定發(fā)射天線線圈中電流I不變的情況下，如果改變發(fā)送天線的半徑R時，就可以根據(jù)距離x與天線半徑R之間的關(guān)系得到最大的磁場強度H。這意味著：對于每種射頻識別系統(tǒng)的閱讀器作用距離都對應(yīng)有一個最佳的天線半徑R。如果選擇的天線半徑過大，那么在與發(fā)射天線的距離x=0處，磁場強度是很小的；相反，如果天線半徑的選擇太小，那么其磁場強度則以z的三次方的比例衰減，如圖2所示。

不同的閱讀器作用距離，有著不同的天線最佳半徑，它對應(yīng)著磁場強度曲線最大值。