經(jīng)過(guò)20多年的努力發(fā)展，超高頻RFID技術(shù)已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)之一，每年的出貨量達(dá)到了200億的級(jí)別。在這個(gè)過(guò)程中，中國(guó)逐步成為超高頻RFID標(biāo)簽產(chǎn)品的主要生產(chǎn)國(guó)，在國(guó)家對(duì)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的大力支持下，行業(yè)應(yīng)用和整個(gè)生態(tài)的發(fā)展十分迅猛。
常見(jiàn)天線
在超高頻 RFID中常見(jiàn)的天線主要有兩類(lèi)，一類(lèi)是偶極子，一類(lèi)是微帶天線（本節(jié)只討論遠(yuǎn)場(chǎng)的天線，近場(chǎng)天線5.3.1節(jié)有詳細(xì)講解）。如圖2-30所示的標(biāo)簽ALN9662（圖2-30（a））和一個(gè)白色平板（圖2-30（b））天線分別是偶極子天線和微帶天線的代表。
偶極子天線(Dipole Antenna)(對(duì)稱陣子)
對(duì)稱振子是一種經(jīng)典的、迄今為止使用最廣泛的天線，單個(gè)半波對(duì)稱振子可簡(jiǎn)單地獨(dú)立使用或用作為拋物面天線的饋源，也可采用多個(gè)半波對(duì)稱振子組成天線陣。
兩臂長(zhǎng)度相等的振子叫做對(duì)稱振子。每臂長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)、全長(zhǎng)為二分之一波長(zhǎng)的振子，稱半波對(duì)稱振子，如圖2-31（a）所示。
另外，還有一種異型半波對(duì)稱振子，可看成是將全波對(duì)稱振子折合成一個(gè)窄長(zhǎng)的矩形框，并把全波對(duì)稱振子的兩個(gè)端點(diǎn)相疊，這個(gè)窄長(zhǎng)的矩形框稱為折合振子，注意，折合振子的長(zhǎng)度也是為二分之一波長(zhǎng)，故稱為半波折合振子，如圖2-31（b）所示。
（a）對(duì)稱陣子 （b）半波折合振子
圖2-31對(duì)稱振子與折合振子
在超高頻 RFID標(biāo)簽天線中，最常見(jiàn)的為偶極子天線的變形，包括一些手持機(jī)設(shè)備天線也是偶極子天線。偶極子天線的特點(diǎn)是制作簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)方便，極化方向?yàn)榫�極化，其缺點(diǎn)為抗環(huán)境影響差，標(biāo)簽周?chē)粲衅渌镔|(zhì)，對(duì)其性能有較大影響。偶極子的天線增益一般情況下為2dBi左右，所以常見(jiàn)的標(biāo)簽天線（抗金屬標(biāo)簽不算）、手持機(jī)天線（偶極子）增益都為2dBi左右，如果天線尺寸偏小，其增益就會(huì)變小，如0dBi或者-2dBi的標(biāo)簽天線很多。但是對(duì)于4dBi的標(biāo)簽天線，除非特殊工藝尺寸很大，否則很難實(shí)現(xiàn)。值得一提的是，偶極子天線沒(méi)有前后比的概念，其輻射方向是全向的。
02、微帶天線
微帶天線（Micro Strip Antenna）在一個(gè)薄介質(zhì)基片上，一面附上金屬薄層作為接地板，另一面用光刻腐蝕方法制成一定形狀的金屬貼片，利用微帶線或同軸探針對(duì)貼片饋電構(gòu)成的天線。按結(jié)構(gòu)特征把微帶天線分為兩大類(lèi)，即微帶貼片天線和微帶縫隙天線。
超高頻RFID中最常見(jiàn)的微帶天線為貼片天線，如圖2-32所示為一個(gè)最簡(jiǎn)單的貼片微帶天線圖。
圖2-32 一個(gè)簡(jiǎn)單的貼片微帶天線圖
微帶天線利用接地板（反射板），把輻射能控制到單側(cè)方向。如圖2-33的水平面方向圖說(shuō)明了反射面的作用，反射面把功率反射到單側(cè)方向，提高了增益。
圖2-33 水平反射板輻射方向圖
閱讀器使用的陶瓷天線就是利用這個(gè)原理，如圖2-34為各種尺寸的陶瓷天線。陶瓷天線有很多弊端，比如其軸比很差（2dB-5dB不等），尤其在手持機(jī)使用上時(shí)，標(biāo)簽旋轉(zhuǎn)一下，工作距離可能會(huì)大幅降低，給客戶帶來(lái)很多困擾（詳細(xì)的閱讀器天線應(yīng)用討論請(qǐng)見(jiàn)5.3.1節(jié)）。
圖2-34 陶瓷天線
如果仔細(xì)觀察會(huì)發(fā)現(xiàn)陶瓷天線上會(huì)有各式各樣的劃痕，這些劃痕是為了調(diào)整諧振頻率。因?yàn)樘沾傻慕殡姵?shù)很高，在燒制的過(guò)程中由于工藝和材料的問(wèn)題，每個(gè)批次的產(chǎn)品的介電常數(shù)都不太相同，這就需要進(jìn)行調(diào)整。
如果對(duì)性能要求比較高，就需要穩(wěn)定性比較高的天線，圖2-35的天線就是一款常用的圓極化手持機(jī)天線（不是微帶天線），其特點(diǎn)是一致性好、增益高、軸比小于2，其圓極化特性很好（水平方向與垂直方向工作距離一樣遠(yuǎn)）。這個(gè)天線的工作原理是利用4個(gè)單極子天線，其相位各相差90°，最終形成一個(gè)軸比較好的圓極化天線。
圖2-35 四臂陣子手持機(jī)天線
超高頻 RFID固定式閱讀器最常用的天線為平板天線，也是微帶天線。總結(jié)一下微帶天線的特點(diǎn)：
體積小，重量輕。超高頻 RFID應(yīng)用中智能倉(cāng)庫(kù)中的貨架和叉車(chē)都經(jīng)常安裝微帶天線。
電性能多樣化。不同設(shè)計(jì)的微帶元，最大輻射方向可以從邊射到端射范圍內(nèi)調(diào)整；易于得到各種極化。超高頻 RFID在交通應(yīng)用中常使用線極化天線，而在智能書(shū)架多采用圓極化天線。
易集成。能和有源器件、電路集成為統(tǒng)一的組件。超高頻 RFID的許多PDA設(shè)備和手持設(shè)備都安裝平板天線，還可以作為一體機(jī)使用。
2.2.5 天線實(shí)例學(xué)習(xí)
本節(jié)對(duì)一款超高頻 RFID中常用的天線Laird S8658WPR進(jìn)行分析，對(duì)它的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)（Datasheet）進(jìn)行講解，并講解天線的每一個(gè)參數(shù)與超高頻RFID應(yīng)用的關(guān)系。
01、天線特性（AntennaCharacteristics）
這款天線的天線特性如表2-4所示，其中：
天線編號(hào)（Antenna Part Number）：S8658WPR72RTN。
頻率（Frequency）：天線的工作頻率為865-956MHz，是一個(gè)帶寬接近100M的天線，可以在美國(guó)和中國(guó)以及歐洲使用。這個(gè)指標(biāo)非常重要，許多天線的帶寬很窄，在選擇天線時(shí)要注意。
天線增益（Gain）：6dBil max；dBil是指與全向天線比的線極化增益大小，可以理解為dB+i (isotropic)）+l（linearpolarization）。這里的天線增益為6dBil并非6dBi，請(qǐng)一定要注意。由于天線是圓極化天線，也可以理解為該天線是最大增益為9dBi的圓極化天線。
軸比（AxialRatio）:2dB。
天線阻抗（Nominal Impedance）：50歐姆。
極化特性（Polarization）：RHCP（RightHand Circular Polarized）右手圓極化，常見(jiàn)的還有LHCP 為左手圓極化天線。超高頻RFID應(yīng)用中主要使用右手圓極化天線。
電壓駐波比（VSWR）：小于1.4:1；這里強(qiáng)調(diào)Free Space表示在自由空間中的駐波比，而不是在其它介質(zhì)中或正面靠近金屬的駐波比。在超高頻RFID的應(yīng)用中一般要求駐波比小于2：1即可使用，建議天線小于1.5:1。
水平極化方向3dB波瓣寬度（Horizontal 3dB Beamwidth）:65°（本節(jié)的輻射圖部分會(huì)做詳細(xì)解釋）。
垂直極化方向3dB波瓣寬度（Vertical 3dB Beamwidth）:65°。
前后比（Front Back Ratio）：18dB。在超高頻 RFID的應(yīng)用中這個(gè)參數(shù)并不重要，只要達(dá)到15dB即可。
連接饋線（Pigtail）：72英寸（1.8m）；1英寸=0.0254米。Pigtail字面意思是豬尾巴，其實(shí)是指天線的饋線的長(zhǎng)度。在超高頻RFID應(yīng)用和項(xiàng)目中，一定要注意饋線的長(zhǎng)度，是否要增加額外的饋線，比如智能交通系統(tǒng)的饋線長(zhǎng)度為6m，而這個(gè)天線自帶的饋線只有1.8m，就需要再采購(gòu)4.2m的射頻饋線。
射頻接頭（RF Connector）：Rev-Polarity TNC（M），反極性TNC接頭（公頭），其中（M）代表（Male）公頭，如果是（F）代表（Female）母頭，TNC是一種常用的接頭，還有常用的為SMA接頭和N型接頭。在超高頻RFID的應(yīng)用中一定要注意接頭的型號(hào)，尤其是在有轉(zhuǎn)接設(shè)備饋線的情況下，以免買(mǎi)回來(lái)的天線和閱讀器饋線無(wú)法連接在一起。
輸入功率（Power）：最高輸入功率2瓦，限制閱讀器輸出功率不能超過(guò)2瓦，否則天線會(huì)受損或天線的性能會(huì)發(fā)生變化。
重量（Weight）：天線重量2.5lbs 其中1lbs=0.4532kg，天線重量約為1.1kg。
RoHS認(rèn)證通過(guò)：RoHS Compliant，現(xiàn)在的大公司都需要有RoHS認(rèn)證的要求。
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