影響RFID天線應用性能的因素有哪些?
影響RFID天線應用性能的參數主要有天線類型、尺寸結構、材料特性、成本價格、工作頻率、頻帶寬度、極化方向、方向性、增益、阻抗問題、環境影響等,RFID天線的應用需要對上述參數加以權衡。
1.RFID天線應用的一般要求
(1)電子標簽天線。
一般來講,RFID電子標簽天線需要滿足如下條件。
① RFID天線必須足夠小,能夠附著到需要的物品上。
② RFID天線必須與電子標簽有機地結合成一體,或貼在表面,或嵌入到物體內部。
③ 一些應用要求電子標簽具備特定的方向性,例如具有全向或半球覆蓋的方向性,以滿足零售商品跟蹤等需要。
④ RFID天線給標簽的芯片提供最大可能的信號和能量。
⑤ 無論物品在什么方向,RFID天線的極化都能與讀寫器的詢問信號相匹配。
⑥ 電子標簽可能被用在高速的傳輸帶上,此時有多普勒頻移,天線的頻率和帶寬應不影響RFID工作。
⑦ 電子標簽在讀寫器讀取區域的時間很少,要求有很高的讀取速率,因此RFID系統必須保證標簽識別的快速無誤。
⑧ RFID電子標簽天線必須可靠,并保證在溫度、濕度、壓力發生變化以及在標簽印刷和層壓處理中的存活率。
⑨ RFID天線的頻率和頻帶要滿足技術標準,電子標簽期望的工作頻率帶寬依賴于標簽使用地的規定。
⑩ RFID天線具有魯棒性。RFID天線非常便宜。RFID標簽天線必須是低成本,這約束了天線結構和根據結構使用的材料,標簽天線多采用銅、鋁或銀油墨。
(2)RFID讀寫器天線。
① 讀寫器天線既可以與讀寫器集成在一起,也可以采用分離式。
② 對于遠距離系統,天線和讀寫器一般采取分離式結構,并通過阻抗匹配的同軸電纜連接到一起。
③ 讀寫器天線設計要求低剖面、小型化,讀寫器由于結構、安裝和使用環境等變化多樣,讀寫器產品朝著小型化甚至超小型化發展。
④ 讀寫器天線設計要求多頻段覆蓋。
⑤ 對于分離式讀寫器,還將涉及天線陣的設計問題。
⑥ 目前國際上已經開始研究讀寫器應用的智能波束掃描天線陣。
2.RFID天線的極化
不同的RFID系統采用的天線極化方式不同。有些應用可以采用線極化,例如,在流水線上,這時,電子標簽的位置基本上是固定不變的,電子標簽的天線可以采用線極化方式。但在大多數場合,由于電子標簽的方位是不可知的,所以大部分RFID系統采用圓極化天線,以使RFID系統對電子標簽的方位敏感性降低。
3.RFID天線的方向性
RFID系統的工作距離主要與讀寫器給電子標簽的供電有關。隨著低功耗電子標簽芯片技術的發展,電子標簽的工作電壓不斷降低,所需功耗很小,這使得進一步增大系統工作距離的潛能轉移到天線上,這要求有方向性較強的天線。
如果天線波瓣寬度越窄,則天線的方向性越好,天線的增益越大,天線作用的距離越遠,抗干擾能力越強,但同時天線的覆蓋范圍也就越小。
4.RFID天線的阻抗問題
為了以最大功率傳輸,芯片的輸入阻抗必須和天線的輸出阻抗匹配。幾十年來,天線設計多采用50Ω或75Ω的阻抗匹配,但是可能還有其他情況。例如,一個縫隙天線可以設計幾百歐姆的阻抗;一個折疊偶極子的阻抗可以是一個標準半波偶極子阻抗的幾倍;印刷貼片天線的引出點能夠提供一個40Ω~100Ω的阻抗范圍。
5.環境對RFID的影響
電子標簽天線的特性受所標識物體的形狀和電參數影響。例如,金屬對電磁波有衰減作用,金屬表面對電磁波有反射作用,彈性襯底會造成天線變形等,這些影響在天線設計與應用中必須加以解決。