A005. 天线设计

天线是一种以谐振技术配合电磁波形式，把射频信号辐射出去或接收进来的装置。天线按工作频段可分为长波、短波、超短波以及微波天线等；按方向性可分为全向天线、定向天线等；按外形可分为线状天线、面状天线等。在RFID系统中，天线分为标签用天线和读写器用天线两种情况，目前的RFID系统主要集中在LF、HF、UHF频段和SHF频段。天线的原理和设计在LF、HF和UHF频段有着根本上的不同，天线的结构也有非常大的变化。实质上，由于在LF和HF频段波长在数百米之遥，发射电磁波非常困难，近场区主要是通电螺线管式天线的磁场特性，基本上没有或只有极少分量电磁波的传播，天线的电磁波特性主要集中在UHF和微波频段。以工作频段区分的电子标签主要特性与使用见参数表，

频段划分	低频长波段（LF）KHz	高频短波（HF）MHz	超高频分米波（UHF）MHz	特高频微波（SHF）GHz
典型频率	125	13.56	430/900	2.45以上
天线原理	磁场耦合	电磁场耦合	电磁波发射
方向特性	接近全方位	接近全方位	定向<=50度	定向<=30度
天线制作	绕线式天线	绕线/蚀刻	蚀刻/冲压	蚀刻/印刷
天线材料	自粘漆包线	自粘线/铝	铝/铜	铝/导电油墨
封装方式	cob模块	cob/直焊	直焊/倒装	倒装键合
封装材料	纸质/PVC	纸质/胶片	胶片	胶片
使用距离	0.1-1.0M	0.1-1.0M	1-10M	>=3.0M以上

标签天线设计：使用天线的目的，是通过天线传输最大的能量进出标签芯片，这将需要设计精细的天线以提高性能，还要兼顾相连标签阻抗的匹配，通常输入阴抗是50欧姆。为了增加传输距离和缩小天线尺寸，UHF天线的研究是重点。标签天线特性会受到所识特体的形状、材质以及物理特性的影响，这都将直接影响天线的性能。在进行标签天线设计的过程中，必须全面考虑以上因素。同时，要提高标签灵敏度，就要设法提高标签的增益，增益高的天线又表现在尺寸较大。因此，要适应小尺寸及低成本等要求，就非常必要研制各种加感UHF天线。

读写器天线设计：对于近距离（=10cm）系统的应用，如门禁系统等，天线一般和读定器集成在一起；对于远距离HF（10cm-1m）或者UHF频段（=3cm）的电子标签系统，天线和读写器必须采用分体式结构，并通过50欧姆阻抗匹配的同轴电缆连接到一起，如图4所示就是上海哲林代理易腾迈生产的分体式UHF标签读写机具。实际使用中，因机具的安装和使用环境等变化多样，要求读写器天线设计采用低剖面、小型代以及宽频段覆盖。同时还涉及到天线小型化带来的低效率、低增益（可采用天线阵列组合来提高增益）问题，这同样是国内外研究的课题。