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| 第3章 RFID天线技术 |
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物联网射频识别（RFID）技术与应用第3章RFID天线技术3.33.23.43.1天线概述RFID中的天线技术各类天线简要介绍RFID天线
的制造工艺物联网射频识别（RFID）技术与应用3.1天线概述物联网射频识别（RFID）技术与应用点击此处结束放映物联网射频
识别（RFID）技术与应用3.1.1天线定义凡是利用电磁波来传递信息和能量的，都依靠天线来进行工作，天线是用来发射或接收无线电波
的装置和部件。天线是无线通信系统的第一个器件和最后一个器件。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用图3.1无线
通信中的天线点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用3.1.2天线分类 天线按照结构分类如下。 （1）线状天线 （2）
面状天线 （3）缝隙天线 （4）微带天线 点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用3.1.3天线的电参数1.天线的效率
天线在工作时，并不能将输入天线的能量全部辐射出去。天线的效率定义为天线的辐射功率与输入功率的比值，即：（3.1）点击此处结束
放映物联网射频识别（RFID）技术与应用2.输入阻抗 天线的输入阻抗定义为天线输入端电压与电流的比值，即：（3.2）天线的输入端是
指天线与馈线的连接处。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用3.方向性函数 天线的方向性函数是指以天线为中心，天线辐
射场与空间方向的关系。 例如，电基本振子的电场为方向性函数为。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用4.方向图（
1）E面方向图（2）H面方向图（3）立体方向图电基本振子的方向图点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用 （4）
半功率波瓣宽度天线的方向图由一个或多个波瓣构成，天线辐射最强方向所在的波瓣成为主瓣。在主瓣最大值两侧，场强下降为最大值
的两点矢径的夹角，称为半功率波瓣宽度，记为2θ0.5。半功率波瓣宽度是衡量主瓣尖锐程度的物理量，是主瓣半功率点间的夹角
。半功率波瓣宽度越窄，说明天线辐射的能量越集中，定向性越好。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用 半功率波瓣宽度示
意图如下图所示：点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用5.方向性系数 在离开天线某一距离处，天线在最大辐射方向上产生
的功率密度，与天线辐射出去的能量被均匀分到空间各个方向（即理想无方向性天线）时的功率密度之比，称为天线的方向性系数。 电基本振子的
方向性系数为1.5。 点击此处结束放映物联网射频识别（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。 点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）
技术与应用7.有效长度 很多天线上的电流分布是不均匀的。天线有效长度的定义是，在保持实际天线最大辐射方向上场强不变的前提下，假设天
线上的电流为均匀分布，电流的大小等于输入端的电流，此假想天线的长度。 点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用8.极化
天线的极化是指在天线最大辐射方向上，电场矢量的方向随时间变化的规律。极化分为线极化、圆极化和椭圆极化。9.频带宽度 天线的所有
电参数都与频率有关。将天线的电参数保持在规定技术指标要求之内的频率范围，称为天线的工作频带宽度，简称为天线的带宽。 点击此处结束放
映3.2各类天线简要介绍物联网射频识别（RFID）技术与应用点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用3.2.1
对称振子天线 对称振子天线是一种应用广泛的基本线形天线，它既可以单独使用，又可以作为天线阵的单元。点击此处结束放映物联网射频识别
（RFID）技术与应用1.对称振子天线的辐射场 对称振子天线的辐射电场为（3.8）点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与
应用2.对称振子天线的方向图 点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用3.2.2引向天线 引向天线又称为八木天线
，是一种广泛应用于米波和分米波的天线。引向天线是一个紧耦合寄生振子端射阵，它由一个有源振子、一个反射振子（稍长于有源振子）和若干个
引向振子（稍短于有源振子）构成，除有源振子通过馈线与信号源或接收机连接外，其余振子均为无源振子。 点击此处结束放映物联网射频识别（
RFID）技术与应用图3.9引向天线 点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用3.2.3螺旋天线螺旋天线是由导
体螺旋线构成的，螺旋线是空心的或绕在低耗的介质棒上，圈的直径可以是相同的，也可以随高度不断减小，圈的距离可以是等距的，也可以是不等
距的。螺旋天线及其方向图见图3.10点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用（a）D/λ<0.18（b）0.25/λ<0.46（c）0.250.46图3.10螺旋天线及其方向图 点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与
应用3.2.4微带天线图3.11微带天线点击此处结束放映3.3RFID中的天线技术物联网射频识别（RFID）技术与应用点
击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用3.3.1RFID天线的应用现状1.RFID天线应用的一般要求（1）电子标签
天线RFID天线必须足够小；RFID天线提供最大可能的信号和能量给标签的芯片；RFID天线具有鲁棒性；RFID天线非常便宜
。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用（2）读写器天线 读写器天线既可以与读写器集成在一起，也可以采用分离式；读写
器天线设计要求多频段覆盖；应用智能波束扫描天线阵。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用2.RFID天线的极化 有
些应用可以采用线极化，例如在流水线上，这时电子标签的位置基本上是固定不变的，电子标签的天线可以采用线极化方式。但在大多数场合，由于
电子标签的方位是不可知的，所以大部分RFID系统采用圆极化天线。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用3.RFID
天线的方向性 如果天线波瓣宽度越窄，天线的方向性越好，天线的增益越大，天线作用的距离越远，抗干扰能力越强，但同时天线的覆盖范围也就
越小。4.RFID天线的阻抗问题 为了以最大功率传输，芯片的输入阻抗必须和天线的输出阻抗匹配。点击此处结束放映物联网射频识别（R
FID）技术与应用5.RFID的环境问题 电子标签天线的特性，受所标识物体的形状和电参数影响。例如，金属对电磁波有衰减作用，金属
表面对电磁波有反射作用，弹性衬底会造成天线变形等，这些影响在天线设计与应用中必须加以解决。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID
）技术与应用3.3.2RFID天线的设计现状 1.RFID电子标签天线的设计 小尺寸要求，低成本要求，所标识物体的形状及物
理特性要求，电子标签到贴标签物体的距离要求，金属表面的反射要求等。 点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用2.R
FID读写器天线的设计 要求低剖面、小型化以及多频段覆盖。还将涉及到天线阵的设计问题，小型化带来的低效率、低增益问题等。点击此处结
束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用3.RFID天线的设计步骤 点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用3
.3.3低频和高频RFID天线技术在低频和高频频段，读写器与电子标签基本都采用线圈天线。线圈之间存在互感，使一个线圈的能量可以耦
合到另一个线圈，因此读写器天线与电子标签天线之间是采用电感耦合的方式工作。 点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用1
.低频和高频RFID天线的结构和图片 点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用 低频和高频RFID天线有如下特点。
天线都采用线圈的形式； 线圈可以是圆形环，也可以是矩形环； 天线的尺寸比芯片的尺寸大很多，电子标签的尺寸主要是由天线决定的。
点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用2.低频和高频RFID天线的磁场 “短圆柱形线圈”在周围产生的磁场为(3.11
)点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用3.低频和高频RFID天线的最佳尺寸 线圈天线的最佳尺寸，是指线圈上的电流为
常数，且与天线的距离为常数时，线圈的尺寸与产生磁场的关系。(3.15)点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用3.3.
4微波RFID天线技术1.微波RFID天线的结构和图片 点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用微波RFID天线有
如下特点。 微波RFID天线的结构多样； 适合粘帖在各种物体的表面； 很多是在条带上批量生产； 电子标签的尺寸主要是由天线决定的
。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用2.微波RFID天线的应用方式 点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技
术与应用3.RFID天线的设计（1）弯曲偶极子天线（2）微带天线点击此处结束放映3.4RFID天线的制造工艺物联网射频识别（RFI
D）技术与应用点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用 RFID天线制作工艺主要有线圈绕制法、蚀刻法和印刷法。低频
RFID电子标签天线基本是采用绕线方式制作而成；高频RFID电子标签天线利用以上三种方式均可实现，但以蚀刻天线为主，其材料一般为铝
或铜；UHFRFID电子标签天线则以印刷天线为主。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用3.4.1线圈绕制法
点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用 线圈绕制法的特点如下。 频率范围在125-134KHz的电子标签只能采
用这种工艺； 成本高，生产速度慢； UHF天线很少采用这种工艺。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用3.4.2
蚀刻法 点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用 蚀刻法的特点如下。 蚀刻天线精度高，天线性能优异且稳定； 缺点就是成本太高； 高频电子标签常采用这种工艺。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用3.4.3印刷法 点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用1.印刷天线的特点 可更加精确地调整电性能参数； 可满足各种个性化要求； 可使用各种不同基体材料； 可使用各种不同厂家提供的晶片模块。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用2.RFID印刷天线应用价值 （1）促进各行业RFID应用。（2）促进印刷产业发展。点击此处结束放映 |
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