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RFID天线的定义及常见分类解析

作者:RFID世界网
日期:2024-01-23 11:36:50
摘要:RFID天线是一种变换器,它把传输线上传播的导行波,变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波,或者进行相反的变换。
关键词:RFID天线

在无线通信技术中,只有RFID系统的无线收发装置和天线的关系最为特殊。在RFID的家族中,天线和RFID是同样重要的成员,RFID和天线相互依存,不可分割。无论是RFID读写器还是RFID电子标签,无论是高频RFID技术还是超高频RFID技术,都离不开天线。


RFID天线是一种变换器,它把传输线上传播的导行波,变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波,或者进行相反的变换。天线是无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。无线电发射机输出的射频信号功率,通过馈线(电缆)输送到天线,由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后,由天线接收(仅仅接收很小一部分功率),并通过馈线送到无线电接收机,如下图所示。

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RFID天线的辐射电磁波原理

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导线载有交变电流时,就会辐射电磁波,其辐射能力与导线的长短和形状有关。若两导线的距离很近,电场被束缚在两导线之间,因而辐射很微弱;将两导线张开,电场就散播在周围空间,因而辐射增强。当导线的长度远小于辐射电磁波的波长 ,辐射很微弱;当导线的长度可与辐射的电磁波波长相比拟时,导线上的电流就大大增加,形成较强的辐射。通常将上述能产生显著辐射的直导线称为振子,振子就是一个简单的天线。

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电磁波波长越长,天线的尺寸越大。需要辐射的功率越强,天线的尺寸越大。


RFID天线的方向性

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天线辐射电磁波是有方向性的,在天线的发送端,方向性指天线向一定方向辐射电磁波的能力,对于接收端而言,则表示天线对来自不同方向的电磁波的接收能力。天线辐射特性与空间坐标之间的函数图形就是天线方向图,分析天线的方向图就可分析天线的辐射特性,即天线在空间各个方向上所具有的发射(或接收)电磁波的能力。通常用垂直平面及水平平面上表示不同方向辐射(或接收)电磁波功率大小的曲线就是天线的方向性。

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通过对天线的内部结构做相应的改动,可以改变天线的方向性,并由此形成不同种类及特性各异的天线。


RFID天线的增益

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天线增益定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度,从方向图上来看,主瓣越窄,副瓣越小,增益越高。在工程上,天线增益用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力,增加增益就可以在一确定方向上增大网络的覆盖范围,或者在确定范围内增大增益余量。相同的条件下,增益越高,电波传播的距离越远。


RFID天线的分类

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偶极子天线:也称为对称振子天线,由两段同样粗细和等长的直导线排成一条直线构成。信号从中间的两个端点馈入,在偶极子的两臂上将产生一定的电流分布,这种电流分布就会在天线周围空间激发起电磁场。


线圈天线:是RFID系统中使用最广泛的天线之一。它们通常由导线绕成圆形或矩形结构,以便能够接收和发送电磁信号。


电感耦合射频天线:电感耦合射频天线通常用于RFID读写器和RFID电子标签之间的通信,它们通过共享磁场进行耦合。这些天线通常呈螺旋形状,以便在RFID读写器和RFID电子标签之间创建共享磁场。


微带贴片天线:通常是由金属贴片贴在接地平面上的一片薄层,微带贴片天线质量轻、体积小、剖面薄,馈线和匹配网络可以和天线同时制作,与通信系统的印制电路集成在一起,贴片又可采用光刻工艺制造,成本低、易于大量生产。


八木天线:是一种定向天线,由两个或更多的半波偶极子组成。它们通常用于增强信号强度或进行定向无线通信。


背腔式天线:是一种将天线和馈线置于同一背腔内的天线。它们通常用于高频率RFID系统中,可以提供良好的信号质量和稳定性。


微带线型天线:是一种小型化、薄型化的天线,通常用于移动设备和RFID标签等小型设备中。它们由微带线构成,可以以较小的尺寸提供良好的性能。


螺旋天线:是一种能够接收和发送圆形极化电磁波的天线。它们通常由金属线或金属片制成,并具有一个或多个螺旋形状的结构。


天线品种繁多,以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。每种类型的天线都有其独特的特点和适用场景,在选择合适的RFID天线时,需要根据实际的应用需求和环境条件进行选择。


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