图3-4 无线通信中的天线

3。4。2天线的分类

RFID的工作频段因不同的环境而不同，相应的工作原理也不同，这也决定了天线的设计方法大不相同。在射频识别技术中，RFID标签和读写器都配有天线。天线一般可以分为以下几类：

（1）按照天线方向分类：定向天线、全向天线；论文网

（2）按照形式和结构分类：偶极天线、双偶极天线、环形天线、阵列天线、螺旋天线、微带天线、八木天线；

（3）按照外形分类：面状天线、线状天线；

（4）其中，低频高频频段一般应用环形天线，因为环形天线可以产生电感耦合，微波频段则可以采用不同的天线[15]。

3。4。3 RFID天线的应用要求

一般而言，RFID电子标签天线需要小到可以依附在所需要的物品上，并且能与标签可以完美结合成一体，可以方便的贴在或者内嵌在物品内；需要给所在的标签芯片供以最大可能的能量和信号；部分标签需要具有如全向或者半球覆盖等特定方向性；任何方向上RFID天线的极化都能与读写器的询问信号相匹配；天线频率和带宽不受多普勒频率影响；必须要有很高的读取速率，因为电子标签被读写器扫描的时间会很短；必须要有在外界温湿度、压力变化及印刷和层压中不受损坏；具有鲁极性；成本要低。

读写器天线相比较标签天线，可以与读写器设计在一起，也可以分开，远距离读写器一般会读写器和天线分开，用同轴电缆进行连接；读写器的天线必须要多频覆盖；设计需要小型化低剖面，并且在实际应用的不同变化下，读写器产品不断小型化或者微型化发展。

3。4。4天线的电参数

（1）天线的效率

实际工作中，天线只能辐射一部分能量，另外一部分会有所损失，这样就会存在效率问题。天线效率用与的比值表示，表示辐射功率 ，表示输入功率，其中有一部分会被损耗，用表示，这些主要是天线传输能量时损失的能量，如公式3-1所示：

（2）输入阻抗、增益

正常情况下，天线的读取距离由很多因素决定，最主要的是天线的增益、天线阻抗和有效长度等因素。当抛却一切环境和设备因素，设想为标签性能没有任何损失，可以用公式3-2表示：

公式中，和表示晶体管功率和增益，r表示阅读距离，即晶体管到天线距离，表示电磁波长，而则表示天线增益。从公式可以看出，其他条件不变的话，如果想阅读距离变大，则增益必须要增大。

其次，当标签天线效率提高时，也可以增大阅读距离，如公式3-3所示：

由公式3-3可见，阅读距离是天线长度和等效全向辐射功率的函数。如果将上述公式的增益和天线功率等价替换后，可以得到公式3-4

（3）低频和高频RFID天线磁场

线圈天线大多数应用在低频和高频频段中，线圈之间的互感使得线圈的能量可以与另外一个线圈之间进行耦合，可见，电子标签天线与读写器的天线的工作方式都是电感耦合，并且是近场耦合，超出一定的距离范围则无法读取信息。如图3-5则是本设计所采用的电子标签。

图3-5 RFID标签

①　圆形线圈产生的磁场

大多数RFID天线采用“短圆柱形线圈”，因为很多的低频和高频RFID天线都采用圆环结构，所产生的磁场如公式3-5所示为：