超高频RFID标签天线设计技术与优化实践

根据国家863计划“先进制造技术领域射频识别(RFID)技术与应用重大项目”2006年度相应课题要求,本文通过讨论被动式射频识别标签,并基于一个实用的应用对象的UHF标签天线设计方案的仓库贷箱跟踪应用,研究不同电介特性、机械特性等因素对标签天线性能的影响,以及不同应用背景的标签天线结构,标签天线的等效电路模型及其模型参数的提取方法、设计要求等,归纳出一个一般的设计处理和测量技术,为RFID标签天线结构优化、快速设计提供技术支撑;以及通过研究天线的电磁场建模及快速求解算法,标签天线的校准和测试方法,提出标签天线的匹配特性和方向图测试方案,为RFID标签天线设计和大批量生产提供验证手段。     

RFID中电子标签天线设计

本文对RFID技术中使用的标签天线进行了分析和设计,对存在的问题进行了讨论,给出的天线实例经使用效果良好,满足工程使用要求。     

RFID技术及其射频天线的小型化设计

本文介绍了近年来广泛应用的RFID技术及其关键部件——射频天线。由于RFID卡尺寸的限制,RFID射频天线的小型化势在必行。本文综合介绍了使用在RFID系统中的各种天线型式,并着重分析了RFID射频天线小型化的方法,在此基础上比较了这些方法的优缺点,为RFID系统性能进一步的改进提供了研究基础。     

RFID系统天线设计

RFID读写系统多采用无源近场耦合天线。天线设计是RFID系统设计的关键部分,设计出合适的天线,是确保系统正常通信的前提。从近场耦合天线的理论分析着手,通过实际RFID项目中的总结,给出实际RFID系统天线设计所需主要考虑的物理参量,并根据这些参量确定设计步骤。最后结合一个用于轨道交通的RFID天线设计例子,给出一种方便可行的RFID天线设计参考方法。     

探讨用于RFID系统的天线设计

目前我国在射频识别系统的天线设计方面存在的问题主要包括技术水平较低,行业标准不完备等问题,这些问题的存在要求我们在射频识别系统的天线设计方面应该继续努力,不断攻克这些难题,使射频识别技术更好地发展,不断完善射频识别系统的天线设计,射频识别系统的不断发展会促进我国识别技术的发展.     

手持式超高频RFID读写器天线设计技术综述

天线作为手持式超高频射频识别技术(Radio frequency identification technology,RFID)读写器中的关键部件,其性能直接影响到RFID系统的读写距离和读写器体积大小.论文分析研究各种手持式超高频RFID读写器天线的设计技术,重点介绍应用最广的微带天线设计方法、技巧及发展趋势.     

基于Hilbert分形结构的电子标签天线设计研究

基于分形理论思路,设计了一款Hilbert分形结构的无源电子标签天线,分析研究了天线基板材料和封装材料的相对介电常数大小与介质厚度对天线性能的影响。仿真结果表明:随着介质厚度和材料相对介电常数的增加,谐振频率下降,但是对第一谐振频率点的方向图影响不大。这在电子标签的设计、仿真和制作中具有重要的参考意义。     

一种超高频宽带RFID标签天线

文章提出了一种弯折偶极子和T型匹配构成的RFID(Radio Frequency ID entification)标签天线。对称的弯折偶极子可以有效地产生全向方向图,T型匹配电路则可以灵活地调整输入阻抗使得标签芯片在较宽的带宽内实现阻抗的共扼匹配。该天线理论最大可读取距离达10.4m,根据具体应用该天线也可牺牲读取距离来减小尺寸。其带宽可覆盖全球RFID超高频范围(840～956MHz)。     

13．56MHzRFID阅读器天线的设计

RFID技术中阅读器和标签间的非接触通信是通过两个天线线圈间的电磁耦合实现的,因此成功的天线设计是RFID应用成功的关键.为使RFID阅读器在有限功率输出情况下不出现阅读盲区和有效读取较大区域内标签的信息,本文提出了一种新的天线线圈设计方案,即采用多个覆盖较小区域的线圈的串并组合来构成一个覆盖较大区域的天线线圈.采用这种方案设计出来的阅读器天线不仅可以使阅读器具有阅读较大平面区域标签的能力还使阅读器具有阅读立体空间标签的能力.该设计方案具有广阔的应用前景.     

UHF频段金属型标签天线的研究与设计

随着天线技术的发展,时UHF RFID可用于金属物体的标签天线的研究成为了热点和难点.根据当前标签天线的设计特点和设计原则,设计出一种适用于845～960MHz的宽频带可用于金属物体的新型标签天线,并通过仿真分析与计算确定了天线的一些重要参量,实现了标签天线输入阻抗能在较大范围内与更多阻抗不同的标签芯片进行匹配.实测结果与仿真结果基本一致,抗金属性能稳定,天线尺寸较小,通信距离较远.     

UHF RFID读写器系统设计

为了分析UHF RFID读写器系统抗干扰性能,提出了基于ISO18000-6 type B 协议下UHF RFID读写器的设计方法,并对其通信过程进行了Simulink仿真,给出了曼彻斯特编解码以及2ASK调制解调的模型。结合实际中经常遇到的高斯白噪声信道分析了系统的信道抗干扰性能,给出了系统的误码率随信噪比变化曲线。仿真表明该UHF RFID读写器系统具有较高的抗干扰性能。     

一种UHFRFID系统宽带标签天线的设计

基于微带天线结构,设计了一款适用于整个UHF RFID系统的新型宽带标签天线。在H型贴片上开H槽,形成了两个相近的谐振点,调整H槽的位置和大小,使两个谐振点靠近耦合,从而拓展了天线带宽。通过改变贴片底部矩形槽深度和微带线长度调整天线的输入阻抗。使用软件HFSS14.0进行仿真分析。结果表明,该天线具有很好的宽频特性(766～989 MHz,回波损耗S11<10 dB),在超高频段(840～960 MHz)内具有良好的阻抗匹配特性。     

基于LTCC技术的UHF RFID标签天线设计

RFID标签天线的性能直接影响到整个系统的性能.传统制作方法及偶极子结构使天线在尺寸、增益等重要指标上很难有所突破.依据所涉及的UHF RFID系统的设计参数要求和标签天线高性能、小尺寸的目标,提出了一种基于LTCC技术的新型片式天线结构.它由两层嵌入在LTCC基板中的金属线构成,平面尺寸仅为0.89 cm×1.018 cm.测试结果证明,天线性能达到设计要求.此外,该天线具有全向性好,性能稳定等优点.LTCC技术也为实现UHF RFID标签的全集成化奠定了基础.     

Low-cost low-power UHF RFID tag with on-chip antenna

chip antenna is realized by adjusting the rectifier input impedance. Measurements show that the presented tag can achieve a communication range of 1 cm with 1 W reader output power using a 1 × 1 cm2 single-turn loop reader antenna.     

集成片上天线的低成本低功耗超高频射频识别标签

This paper presents an EPC Class 1 Generation 2 compatible tag with on-chip antenna implemented in the SMIC 0.18 μm standard CMOS process.The UHF tag chip includes an RF/analog front-end, a digital baseband, and a 640-bit EEPROM memory.The on-chip antenna is optimized based on a novel parasitic-aware model.The rectifier is optimized to achieve a power conversion efficiency up to 40% by applying a self-bias feedback and threshold compensation techniques.A good match between the tag circuits and the on-chip antenna is realized by adjusting the rectifier input impedance.Measurements show that the presented tag can achieve a communication range of 1 cm with 1 W reader output power using a 1 × 1 cm2 single-turn loop reader antenna.     

一种小型UHF RFID抗金属标签天线的设计

针对射频识别标签天线小型化、抗金属环境的实际需求,提出了一种可应用于金属环境的超高频射频识别标签天线.通过在矩形贴片上开槽来实现小型化,天线总尺寸为56 mm×50 mm×1.6 mm.通过改变槽的尺寸调节标签天线的输入阻抗,结合等效电路图分析抗金属标签天线的设计过程,从而方便地实现与标签芯片的共轭匹配.实验结果表明,实测和仿真结果比较吻合,标签阻抗匹配良好,实测最大读取距离达3.1m.与其他标签天线相比,该天线具有结构简单、成本低、易于实现和读取距离远等优势.     

远距离RFID读写天线的研究

自动识别技术是将信息数据自动识读、自动输入计算机的一种重要方法。接触式识别易受恶劣环境影响且易受机械磨损,而射频识别（RFID）技术以非接触性解决卡中无源和免接触等难题。通过研究射频天线各种性能参数,提出一种远距离RFID读写天线的设计优化方法,使频率为13．56MHz,遵循ISO15693协议的RFID读写器有效读写距离拓展到30cm左右．实现RFID读写器的远距离读写功能。     

RFID超薄抗金属标签天线设计

设计了一款UHF频段RFID超薄抗金属电子标签天线,该天线采用Koch分形结构实现小型化。天线采用FPC材料作为标签天线的介质基板,厚度仅为0.25 mm。其良好的柔韧性使其能用于有共形要求的场合。仿真和测试表明,提出的天线具有较宽的带宽(900~930 MHz)、相对高的增益(约–10.7 d B)、较高的天线效率及较大的阅读距离(约3 m),可应用于物联网中对金属物体的管理。     

2.4GHz有源RFID标签室内天线定位研究

提出了一种应用于2.4 GHz有源RFID(Radio Frequency Identification)标签室内定位探测天线,通过扫描探测和提取标签信号,精确探测RFID标签的位置。仿真结果表明:在中心频率点(2.4 GHz)S11=–14.78 d B,且H面的波束约在12o,达到窄波束的要求。经对该天线实测得:在2.4 GHz其回波损耗为–14.36 d B、H面的波束约在19o,仿真结果与实测结果比较接近,满足2.4 GHz有源RFID标签室内定位的需求。