基于SL3IC3001芯片的UHF頻段RFID多應用天線(xiàn)設計

0 引 言
RFID是一種利用射頻通信實(shí)現的非接觸式自動(dòng)識別技術(shù)，它包括電子標簽(tag)和讀寫(xiě)器(reader)兩個(gè)主要部分，附有編碼的標簽和讀寫(xiě)器通過(guò)天線(xiàn)進(jìn)行無(wú)接觸數據傳輸，以完成一定距離的自動(dòng)識別過(guò)程。RFID標簽具有體積小，壽命長(cháng)，能穿透非導電性材料等特點(diǎn)，可支持快速讀寫(xiě)、非可視識別、移動(dòng)識別、定位及長(cháng)期跟蹤管理。RFID技術(shù)在物流與供應鏈管理、生產(chǎn)管理與控制、防偽與安全控制、交通管理與控制等各領(lǐng)域，可以大幅提高管理和運作效率，降低成本，具有重大的應用潛力。隨著(zhù)相關(guān)技術(shù)的不斷完善和成熟，RFID產(chǎn)業(yè)將成為一個(gè)新興的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)群，成為國民經(jīng)濟新的增長(cháng)點(diǎn)。因此，研究RFID技術(shù)，發(fā)展RFID產(chǎn)業(yè)，對提升社會(huì )信息化水平，促進(jìn)經(jīng)濟可持續發(fā)展，提高人民生活質(zhì)量，增強公共安全及國防安全等方面將產(chǎn)生深遠影響。具有戰略性的重大意義。RFID標簽天線(xiàn)作為RFID系統的重要組成部分，在實(shí)現數據通訊過(guò)程中起著(zhù)關(guān)鍵性作用，因此天線(xiàn)設計是整個(gè)RFlD系統應用的關(guān)鍵。
典型的RFID標簽天線(xiàn)包括微帶貼片天線(xiàn)和偶極子天線(xiàn)。RFID標簽的性能容易受到環(huán)境介質(zhì)的影響，尤其是微帶偶極子天線(xiàn)，當它粘貼在一般的絕緣介質(zhì)(如玻璃、塑料箱等)表面，會(huì )影響天線(xiàn)的電感量和降低諧振頻點(diǎn)的品質(zhì)因數；當它粘附在金屬上時(shí)，由于電磁感應的作用，會(huì )吸收射頻能量而轉換成自身的電場(chǎng)能，因此減弱了原有射頻場(chǎng)強的總能量，同時(shí)也會(huì )產(chǎn)生感應磁場(chǎng)，磁力線(xiàn)垂直于金屬表面，使得射頻場(chǎng)強的分布在金屬表面發(fā)生變形，磁力曲線(xiàn)趨于平緩。因此，當標簽貼附在金屬表面或非常接近金屬表面時(shí)，該空間內實(shí)際并無(wú)射頻場(chǎng)強分布，標簽天線(xiàn)無(wú)法切割磁力線(xiàn)而獲得電磁場(chǎng)能量，因而標簽無(wú)法正常工作。

1 微帶RFID貼片天線(xiàn)
微帶貼片天線(xiàn)通常是在一個(gè)薄介質(zhì)基片上，一面附上金屬薄層作為接地板，另一面用光刻腐蝕等方法做出一定形狀的金屬貼片，利用微帶線(xiàn)或同軸探針對貼片饋電，如圖1所示。因為微帶貼片天線(xiàn)自身有一個(gè)金屬的地板，當其粘附在各種物體上時(shí)，天線(xiàn)背面的電磁場(chǎng)不會(huì )受到太大影響，故可以在多種環(huán)境下正常讀取。

利用傳輸線(xiàn)模型分析微帶天線(xiàn)是較有效的方法。該方法的基本假設如下：微帶貼片和接地板構成一段微帶傳輸線(xiàn)，傳輸準TEM波，場(chǎng)在傳輸方向是駐波分布。而在其垂直方向是常數；傳輸線(xiàn)的兩個(gè)開(kāi)口端(始端和末端)等效為兩個(gè)輻射縫口徑場(chǎng)，即為傳輸線(xiàn)開(kāi)口端場(chǎng)強，如圖2所示。