射频识别(RFID)系统天线设计及阻抗测量方法
UHF频段RFID近场天线的阻抗测量
UHF频段RFID近场天线的阻抗测量
超高频(UHF)频段的射频识别(RFID)近场读写器天线(NFRA)由于其在单品识别方面应用的潜力，对环境的不敏感性和比HF 天线更高的读写速度，正引起多方面的关注。
UHF 频段的NFRA 通常采用带有平衡端口的电大环结构来实现。
对于NFRA 来说，良好的匹配网络是至关重要的[2,3]。
通常UHF 频段的NFRA 天线都被设计成安装在金属腔体里来减小环境对天线性能的影响，如图1 所示。
但是由于金属腔体的存在，天线的阻抗会随频率的变化而剧烈变化，这将导致在仿真软件中得到的阻抗值不够精确，在此不精确的阻抗基础上很难设计出性能良好的匹配网络。
通常，我们将NFRA 的设计分成3 个步骤：
1. 首先是环天线的设计和加工;
2. 第二步是环天线阻抗的测量;
3. 第三部是匹配网络的设计以及匹配网络和环天线的联合仿真在这篇文。
用于RFID系统的天线设计
用于RFID系统的天线设计RFID（无线射频识别）技术是一种非接触式的自动识别技术，通过无线电波传输信息，实现物品的自动识别和追踪。
RFID系统主要由标签和阅读器组成，而天线则是连接标签和阅读器的关键组件。
天线的设计对于RFID系统的性能和可靠性有着至关重要的影响。
RFID系统通过无线电波进行通信，通常使用的是56 MHz的频率。
标签内置天线，用于接收来自阅读器的信号，并将信号传输到芯片中。
阅读器则通过天线发送信号，同时接收来自标签的信号。
图像处理技术也常常被用于RFID系统，以识别和解析标签上的信息。
天线设计是RFID系统设计的关键部分，主要包括以下步骤：方案选择：首先需要确定天线的类型和结构，根据应用场景的不同，可以选择不同的天线方案。
参数确定：在设计过程中，需要确定的参数包括天线的频率、增益、阻抗、波束宽度等。
这些参数的计算和选择将直接影响天线的性能。
设计仿真：利用仿真软件对设计进行模拟和分析，以验证设计的可行性和性能。
实验验证：制作样品，进行实际测试，以验证设计的有效性和可靠性。
在RFID系统的天线设计中，可能会遇到以下技术难题：阻抗匹配：天线与标签和阅读器之间的阻抗匹配是影响信号传输的重要因素。
如果阻抗不匹配，将会导致信号传输效率降低，甚至无法传输。
信号噪声比较：在复杂的电磁环境中，信号可能会受到各种噪声的干扰，如何提高天线的信噪比是一个关键问题。
针对以上技术难题，以下是一些可能的解决方案：采用全向波瓣天线或圆形天线：这些类型的天线具有较好的阻抗匹配特性，可以有效提高信号传输效率。
优化天线结构：通过改变天线的结构，可以改善天线的电气性能，减少信号噪声的影响。
使用滤波技术：滤波技术可以有效地抑制噪声，提高信号的信噪比。
天线设计在RFID系统中具有至关重要的地位。
正确的天线设计可以保证RFID系统的高性能和可靠性，进而广泛应用于供应链管理、门禁系统、支付系统等领域。
本文介绍了RFID系统和天线的基本原理、设计流程以及可能遇到的技术难题和解决方案。
RFID抗金属标签天线设计及测量开题报告
RFID抗金属标签天线设计及测量开题报告一、研究背景随着智能物联网技术的快速发展，RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）技术被广泛应用于物流、库存管理、跟踪等领域。
然而，RFID技术在应用中会受到环境影响，其中尤以金属干扰最为常见。
由于金属材质具有良好的导电性，会引发RFID技术的信号反射、干扰和信号丢失等问题，从而影响RFID技术的正常应用。
为了解决RFID技术在金属环境下的应用问题，需要开发设计一种能够有效抵抗金属干扰的RFID抗金属标签天线。
抗金属标签天线是一种新型的射频天线，具有可以消除金属反射信号的特点，因此能有效提高RFID技术在金属环境中的应用性能。
因此，本文将研究RFID抗金属标签天线的设计及测量，以提高RFID技术在金属环境下的应用性能。
二、研究内容1. RFID抗金属标签天线原理和设计本文将综合利用天线理论、电磁学原理和天线模型等知识，设计一种具有抗金属干扰特点的RFID标签天线，并对其原理进行解析。
同时，将根据实际应用需求，对标签天线的参数进行合理选择和优化，包括频率范围、天线大小、天线型号等。
2. RFID抗金属标签天线测量本文将利用天线测量技术，针对所设计的RFID抗金属标签天线进行实验研究。
针对天线的反射损耗、天线带宽、天线增益、阻抗匹配等关键参数进行测量、分析和优化。
通过实验数据的分析和处理，验证所设计的RFID抗金属标签天线的性能和实用性。
三、研究意义本文旨在通过对RFID抗金属标签天线的设计及测量研究，提高RFID技术在金属环境中的应用性能，为在物流、库存管理、跟踪等领域的RFID应用提供有效解决方案。
同时，还能促进天线理论研究的发展，丰富射频天线的设计和制造技术，提高射频天线的应用性能和效果。
四、研究方法本文将综合应用理论与实验相结合的方法，包括天线理论研究、天线仿真设计、天线制作、天线测量和实验数据分析等。
1. 天线理论研究通过图书文献和网络数据索引，汇总和阅读国内外有关RFID技术、抗金属标签天线和天线理论等方面的文献资料，了解相关技术的理论基础和发展现状。
物联网射频识别(RFID)技术与应用-第3章
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物联网射频识别（RFID）技术与应用
6.增益
增益定义为当天线与理想无方向性天线的输入功率相同时，
两种天线在最大辐射方向上辐射功率密度之比。增益同时考虑了天
线的方向性系数和效率。
G D A
dBi和dBd是功率增益的单位，两者都是相对值。 dBi的参考基准为全方向性天线；dBd的参考基准为偶极子。一般认 为dBi和dBd表示同一个增益，用dBi表示的值比dBd用表示的值要大 2.15，（即 dBi=dBd+2.15）。
图3.9 引向天线
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3.2.3 螺旋天线
（a）D/λ<0.18 （b）0.25<D/λ<0.46（c）0.25<D/λ>0.46 图3.10 螺旋天线及其方向图
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3.2.4 微带天线
微带天线是由导体薄片粘贴在背面有导体接地板的介质基片上形成的天线，矩形微带贴 片天线尺寸为d x L，基片厚度为h«0ג,0ג为自由空间波长。该贴片可看作为长为d，宽为L 的一段微带传输线，沿d边终端处呈现开路，因而将形成电压波腹与宽度为W的导带馈线 相连，一般取d=גg/2，גg为微带天线上波长，于是d边另一端也呈电压波腹，天线的辐射主 要就由贴片与接地板之间沿着两端的L边隙缝形成，于是矩形贴片可表示为相距d的两条 具有复导纳的隙缝。通常利用微带传输线或同轴探针来馈电，在导体贴片与接地板之间 激励器高频电磁场，通过贴片四周与接地板之间的缝隙向外辐射。
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物联网射频识别（RFID）技术与应用
3. RFID天线的设计步骤
RFID高频天线电阻值测量系统及方法与设计方案
本技术公开一种RFID高频天线电阻值测量系统及方法，该系统包括电阻测量仪、主机终端及打印机；所述电阻测量仪的测量端连接待测天线，输出端连接主机终端，用于测量待测天线的电阻值，并将测量数据输出给主机终端；主机终端用于接收并保存所述测量数据，将测量数据与预存的天线标准电阻值进行比较，根据比较结果判断测量数据在设定的标准范围内；所述打印机与主机终端连接，用于打印所有相关数据及主机终端的比较结果。
本技术能自动记录保存测量数据；能对测量数据和标准数据进行比较而得出结果；通过打印机手动将所需要的数据和结论打印出来，代替手动填写表格。
本技术测试准确高效，减少了生产设备的停机等待时间，提高了生产效率。
技术要求1.一种RFID高频天线电阻值测量系统，其特征在于，包括电阻测量仪、主机终端以及打印机；所述电阻测量仪的测量端连接待测天线，输出端连接所述主机终端，用于测量所述待测天线的电阻值，并将测量数据输出给所述主机终端；所述主机终端用于接收并保存所述测量数据，将所述测量数据与预存的天线标准电阻值进行比较，根据比较结果判断所述测量数据在设定的标准范围内，并予以显示；所述打印机与主机终端连接，用于打印所有相关数据及主机终端的比较结果。
2.根据权利要求1所述的RFID高频天线电阻值测量系统，其特征在于，所述电阻测量仪的输出端通过RS-232接口连接所述主机终端。
3.根据权利要求1或2任一项所述的RFID高频天线电阻值测量系统，其特征在于，所述主机终端选用电脑。
4.一种RFID高频天线电阻值测量方法，其特征在于，包括如下步骤：S101、电阻测量仪测量待测天线的电阻值，并将测量数据输出给与其连接的述主机终端；S102、所述主机终端接收并保存所述测量数据，将所述测量数据与预存的天线标准电阻值进行比较，根据比较结果判断所述测量数据在设定的标准范围内，并予以显示；S103、打印机打印出所有相关数据及主机终端的比较结果。
5.根据权利要求4所述的RFID高频天线电阻值测量方法，其特征在于，所述电阻测量仪的输出端通过RS-232接口连接所述主机终端。
RFID电子标签天线设计指南之详细讲解
RFID电子标签天线设计指南之详细讲解1引言射频识别是一种使用射频技术的非接触自动识别技术，具有传输速率快、防冲撞、大批量读取、运动过程读取等优势，因此，RFID技术在物流与供应链管理、生产管理与控制、防伪与安全控制、交通管理与控制等各领域具有重大的应用潜力。
目前，射频识别技术的工作频段包括低频、高频、超高频及微波段，其中以高频和超高频的应用最为广泛。
2RFID技术原理RFID系统主要由读写器（target）、应答器（RFID标签）和后台计算机组成，其中，读写器实现对标签的数据读写和存储，由控制单元、高频通信模块和天线组成，标签主要由一块集成电路芯片及外接天线组成，其中电路芯片通常包含射频前端、逻辑控制、存储器等电路。
标签按照供电原理可分为有源（acTIve）标签、半有源（semiacTIve）标签和无源（passive）标签，无源标签因为成本低、体积小而备受青睐。
RFID系统的基本工作原理是：标签进入读写器发射射频场后，将天线获得的感应电流经升压电路后作为芯片的电源，同时将带信息的感应电流通过射频前端电路变为数字信号送入逻辑控制电路进行处理，需要回复的信息则从标签存储器发出，经逻辑控制电路送回射频前端电路，最后通过天线发回读写器。
3RFID系统中的天线从RFID技术原理上看，RFID标签性能的关键在于RFID标签天线的特点和性能。
在标签与读写器数据通信过程中起关键作用是天线，一方面，标签的芯片启动电路开始工作，需要通过天线在读写器产生的电磁场中获得足够的能量；另一方面，天线决定了标签与读写器之间的通信信道和通信方式。
因此，天线尤其是标签内部天线的研究就成为了重点。
3.1 RFID系统天线的类别按RFID标签芯片的供电方式来分，RFID标签天线可以分为有源天线和无源天线两类。
有源天线的性能要求较无源天线要低一些，但是其性能受电池寿命的影响很大：无源天线能够克服有源天线受电池限制的不足，但是对天线的性能要求很高。
UHF RFID标签天线测试--实际测试
UHF RFID标签的测试读写器发射的射频信号最大幅度的被标签接收，即标签天线与芯片阻抗满足共轭匹配，因此UHF频段的RFID芯片阻抗值直接决定了标签天线的设计；超高频的标签天线直接和芯片相连，标签天线一般为复数阻抗，因此，标签天线无法直接与网分的标准接头直连进行测试。
标签天线的阻抗测量方法探讨与传统的同轴线馈电的天线不同，超高频RFID标签天线直接与标签芯片相连。
因此，标签天线无法直接接上测试仪器的标准接头进行测量。
由于标签天线一般都是复数阻抗，无法采用50Q和70Q的标准网分的端口进行反射系数测量测量。
以外，对于偶极子类型的标签天线，测试接头接近天线时，会对标签天线的阻抗、辐射效率及方向图产生影响。
目前最常用的标签天线阻抗测试方法有：镜像法、巴伦测试法和测量线法。
镜像法测量镜像法主要针对对称型的偶极子标签天线，根据镜像法理论，一个靠近纯导电地平面的单极子的输入阻抗为相应偶极子输入阻抗的一半。
因此，可以在纯导电平面上测量偶极子标签天线的一半来计算整个标签天线的阻抗。
如图4.3所示的对称偶极子标签天线为例，可以将天线的一半放在一块很大的金属平板上，用SMA接头穿过金属平板对标签天线进行馈电。
测量时，网分直接连接到SMA接头即可。
测量图如图4.4所示。
测量所得的单极子天线的阻抗乘以2即偶极子标签天线的输入阻抗。
图4.3偶极子标签天线金属平板SMA接头图4.4镜像法测量示范当然，由于网分只校准到其接口的输出端面，对于采用SMA接头导致增加的相位变化，需要通过计算或仿真进行校正。
实际上，对称结构的标签偶极子标签天线的E面和H面也为对称型分布，在仿真时可以节省CPU计算的时间和内存消耗量，因此设计天线时，尽可能设计为对称结构的标签天线。
一方面方便仿真；另一方面也便于天线的测量[40]。
巴伦法测量弯折偶极子天线如图4.5所示，其属于平衡馈电天线，其测试架测试原理图如图4.6所示。
如果用同轴电缆馈电，还需要在天线和电缆间加入平衡/不平衡转换器—巴伦。
RFID标签天线的设计与测量
1引言RFID标签是RFID应用技术的主要组成部分，RFID标签的性能通常决定整个应用技术方案的有效性和实施性，因此RFID技术的实施中大多以解决RFID标签性能为主导。
标签的组成可分为芯片和天线两大组成部分，标签的性能及其性能分析也是从这两个组成部分展开。
然而在芯片型号定型后，天线的性能及与芯片的匹配性也就决定了标签的性能，因此天线的设计为标签设计主题部分。
目前关于RFID标签天线的设计已有较多的文献，但很少关于标签实际应用中复杂材料环境下的设计与测量的文献。
本文着重介绍了复杂材料环境条件下进行天线的设计与测量方法，并结合工程实施例加以说明。
2 RFID标签天线设计理论RFID标签天线的设计通常指在给定天线工艺条件下，针对具体应用要求，在规定尺寸范围内进行设计与芯片相匹配的天线。
在实际设计工程中主要解决规定的尺寸范围及工作环境件下天线的输入阻抗与芯片在工作频段达到共轭匹配。
除了天线阻抗匹配设计外，还要关注天线辐射效率、极化方向及辐射方向图等参数。
2.1天线的基础知识天线是一种能量转换装置，即把导行波与空间辐射波相互转换的装置。
天线周围的场强分布一般都是离开天线距离和角坐标的函数，通常根据离开天线距离的不同，将天线周围的场区划分为感应场区、辐射近场区和辐射远场区。
图2.1天线周围的场区图2.1(a)所示电尺寸小的偶极子天线其感应场区的外边界是λ/2π。
这里，λ是指工作波长。
图2.1(b)所示电尺寸大的孔径天线的辐射场区又分为近场区和远场区。
天线一般都有两方面的特性：电路特性(输入阻抗、效率、频带宽度、匹配程度等)和辐射特性(方向图、增益、极化、相位等)。
天线的测量就是用实验方法测定和检验天线这些参数特性。
2.2标签天线设计的一般步骤根据设计要求(标签尺寸、工作频带、匹配芯片、应用条件等由要求提出)，确定设计方案及目标参数，建立天线模型，并对天线模型进行仿真计算。
再根据仿真计算结果进行调整设计模型，以达到预期目标参数。