如何设计RFID天线？

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电子标签天线的设计目标是传输最大的能量进出标签芯片，这需要仔细设计天线和自由空间的匹配，以及天线与标签芯片的匹配。当工作频率增加到微波波段，天线与电子标签芯片之间的匹配问题变得更加严峻。一直以来，电子标签天线的开发是基于50 或者75 输入阻抗，而在RFID应用中，芯片的输入阻抗可能是任意值，并且很难在工作状态下准确测试，缺少准确的参数，天线的设计难以达到最佳。

        电子标签天线的设计还面临许多其他难题，如相应的小尺寸要求，低成本要求，所标识物体的形状及物理特性要求，电子标签到贴标签物体的距离要求，贴标签物体的介电常数要求，金属表面的反射要求，局部结构对辐射模式的影响要求等，这些都将影响电子标签天线的特性，都是电子标签设计面临的问题。

        RFID读写器天线的设计

        对于近距离RFID系统（如13.56MHz小于10cm的识别系统），天线一般和读写器集成在一起;对于远距离RFID系统（如UHF频段大于3m的识别系统），天线和读写器常采取分离式结构，并通过阻抗匹配的同轴电缆将读写器和天线连接到一起。读写器由于结构、安装和使用环境等变化多样，并且读写器产品朝着小型化甚至超小型化发展，使得读写器天线的设计面临新的挑战。

        读写器天线设计要求低剖面、小型化以及多频段覆盖。对于分离式读写器，还将涉及天线阵的设计问题，小型化带来的低效率、低增益问题等，这些目前是国内外共同关注的研究课题。目前已经开始研究读写器应用的智能波束扫描天线阵，读写器可以按照一定的处理顺序，通过智能天线使系统能够感知天线覆盖区域的电子标签，增大系统覆盖范围，使读写器能够判定目标的方位、速度和方向信息，具有空间感应能力。

        RFID天线的设计步骤

        RFID电子标签天线的性能，很大程度依赖于芯片的复数阻抗，复数阻抗是随频率变换的，因此天线尺寸和工作频率限制了最大可达到的增益和带宽，为获得最佳的标签性能，需要在设计时做折衷，以满足设计要求。在天线的设计步骤中，电子标签的读取范围必须严密监控，在标签构成发生变更或不同材料不同频率的天线进行性能优化时，通常采用可调天线设计，以满足设计允许的偏差。

        设计RFID天线时，首先选定应用的种类，确定电子标签天线的需求参数;然后根据电子标签天线的参数，确定天线采用的材料，并确定了电子标签天线的结构和封装后的阻抗;最后采用优化的方式，封装后的阻抗与天线匹配，综合仿真天线的其他参数，让天线满足技术指标，并用网络分析仪检测各项指标。

        很多天线因为使用环境复杂，使得RFID天线的解析方法也很复杂，天线通常采用电磁模型和仿真工具来分析。天线典型的电磁模型分析方法为有限元法FEM、矩量法MOM和时域有限差分法FDTD等。仿真工具对天线的设计非常重要，是一种快速有效的天线设计工具，目前在天线技术中使用越来越多。典型的天线设计方法，首先是将天线模型化，然后将模型仿真，在仿真中监测天线射程、天线增益和天线阻抗等，并采用优化的方法进一步调整设计，最后对天线加工并测量，直到满足要求。

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