RFID電子標簽天線的設計也面臨著許多其他問題,如相應的小尺寸要求、低成本要求、標簽物體的形狀和物理特性要求、RFID電子標簽到標簽物體的距離要求、標簽物體的介電常數要求、金屬表面的反射要求、局部結構對輻射模式的影響要求等,這些都會影響RFID電子標簽天線的特性,這是RFID電子標簽設計面臨的問題。
對于近距離IC腕帶芯片系統(如13.56mHz小于10cm的識別系統),天線一般與讀寫器集成;對于遠距離IC腕帶芯片系統(如UHF頻段大于3m的識別系統),天線和讀寫器通常采用分離結構,讀寫器和天線通過阻抗匹配的同軸電纜連接在一起。由于結構、安裝和使用環境的變化,讀寫器產品向小型化甚至超小型化發展,讀寫器天線的設計面臨著新的挑戰。
讀寫器天線設計需要低剖面、小型化和多頻段覆蓋。對于分離式讀寫器,還將涉及天線陣的設計、小型化帶來的低效率、低增益等,這些都是國內外共同關注的研究課題。目前,已開始研究讀寫器應用的智能波束掃描天線陣列。讀寫器可以通過智能天線感知天線覆蓋區域的RFID電子標簽,增加系統覆蓋范圍,使讀寫器能夠確定目標的方向、速度和方向信息,并具有空間感應能力。
IC腕帶芯片天線的性能在很大程度上取決于芯片的復數阻抗。復數阻抗隨頻率而變化。因此,天線的大小和工作頻率限制了最大的增益和帶寬。為了獲得最佳的標簽性能,需要在設計中妥協,以滿足設計要求。在天線設計步驟中,必須嚴格監控RFID電子標簽的讀取范圍。當標簽構成變化或不同材料、不同頻率的天線進行性能優化時,通常采用可調天線設計,以滿足設計允許的偏差。
設計IC腕帶芯片天線時,首先選擇應用類型,確定RFID電子標簽天線的需求參數;然后根據RFID電子標簽天線的參數確定天線的材料,確定RFID電子標簽天線的結構和包裝后的阻抗;最后,包裝后的阻抗與天線匹配,綜合模擬天線的其他參數,使天線滿足技術指標,并使用網絡分析儀檢測指標。
由于使用環境復雜,IC腕帶芯片天線的分析方法也非常復雜,天線通常采用電磁模型和模擬工具進行分析。典型的天線電磁模型分析方法是有限元法FEM、FDTD等。矩量法MOM和時域有限差分法。模擬工具對天線設計非常重要,是一種快速有效的天線設計工具,目前在天線技術中的應用越來越多。典型的天線設計方法是模擬天線,然后模擬模型,監測天線范圍、天線增益和天線阻抗,并采用優化方法進一步調整設計,最后加工和測量天線,直到滿足要求。
微信公眾號