RFID系統天線(xiàn)設計

從公式的零點(diǎn)中計算是拐點(diǎn)以及函數的最大值。

發(fā)射天線(xiàn)的最佳半徑對應于最大期望閱讀器的2孺值。第二個(gè)零點(diǎn)的負號表示導電路的磁場(chǎng)強度在x軸的兩個(gè)方向傳播。這里需要指出的是，使用此式的前提條件，是近場(chǎng)耦合有效。下面簡(jiǎn)介近場(chǎng)耦合的概念。
1．3 近場(chǎng)耦合
真正使用前面所提到的公式時(shí)，有效的邊界條件為：
d《R以及xλ／2π，原因是當超出上述范圍時(shí)，近場(chǎng)耦合便失去作用了，開(kāi)始過(guò)渡到遠距離的電磁場(chǎng)。一個(gè)導體回路上的初始磁場(chǎng)是從天線(xiàn)上開(kāi)始的。在磁場(chǎng)的傳輸過(guò)程中，由于感應的增加也形成電場(chǎng)。這樣，最原始的純磁場(chǎng)就連續不斷地轉換成了電磁場(chǎng)。當距離大于λ／2π的時(shí)候，電磁場(chǎng)最終擺脫天線(xiàn)，并作為電磁波進(jìn)入空間。在作為電磁波進(jìn)入空間之前的這個(gè)范圍，就叫做天線(xiàn)的近場(chǎng)，本文所涉及的RFID天線(xiàn)設計，是基于近場(chǎng)耦合的概念。所以距離應當限定在上述的范圍之內。
1．4 調諧
RFID系統讀寫(xiě)器可以等效為一個(gè)R-L-C串聯(lián)電路，其中R為繞線(xiàn)線(xiàn)圈的電阻，L為天線(xiàn)自身的電感。一般調諧過(guò)程當中，由于天線(xiàn)線(xiàn)圈本身的電容對于諧振的影響很小，可以忽略不計，故為了使閱讀器在工作頻率下天線(xiàn)線(xiàn)圈獲得最大的電流，需要外加一個(gè)電容C，完成對天線(xiàn)的調諧，達到這一目的。而調諧電容，天線(xiàn)的電感以及工作頻率之間的關(guān)系，可以通過(guò)以下湯姆遜公式求得，即：

1．5 電感的估算
電感量值的物理意義是：在電流包圍的總面積中產(chǎn)生的磁通量與導體回路包圍的電流強度之比。實(shí)際RFID天線(xiàn)調試的時(shí)候，讀寫(xiě)器天線(xiàn)電感量值可以通過(guò)阻抗分析儀測出，在條件有限的情況下，也常采用估算公式進(jìn)行估算。假定導體的直徑d與導體回路直徑D之比很小(d／D0．001)，則導體回路的電感可簡(jiǎn)單地近似為：

式中：N為繞線(xiàn)天線(xiàn)的匝數；R為天線(xiàn)線(xiàn)圈的半徑；d為導體的內徑；μ0為自由空間磁導率。
線(xiàn)圈匝數還有以下的近似公式進(jìn)行估算，在實(shí)際應用中，兩個(gè)公式可以進(jìn)行對照使用：

式中：L為線(xiàn)圈電感，單位為nH；A為天線(xiàn)線(xiàn)圈包圍面積，單位為cm2；D為導線(xiàn)直徑，單位為cm。
1．6 天線(xiàn)的品質(zhì)因數
天線(xiàn)的性能還與它的品質(zhì)因數有關(guān)。Q既影響能量的傳輸效率，也影響頻率的選擇性。過(guò)高的Q值雖然能使天線(xiàn)的輸出能量增大，但是同時(shí)，讀寫(xiě)器的通帶特性也會(huì )受到影響。所以在實(shí)際調節Q值的時(shí)候，要進(jìn)行折中的考慮。調節Q值，是通過(guò)在R-L-C等效電路上面串接一個(gè)電阻R1實(shí)現的，具體的公式如下：
Q=ωL／(R+R1) (8)