IC腕帶芯片與RFID電子標(biāo)簽天線設(shè)計

RFID電子標(biāo)簽天線的設(shè)計也面臨著許多其他問題，如相應(yīng)的小尺寸要求、低成本要求、標(biāo)簽物體的形狀和物理特性要求、RFID電子標(biāo)簽到標(biāo)簽物體的距離要求、標(biāo)簽物體的介電常數(shù)要求、金屬表面的反射要求、局部結(jié)構(gòu)對輻射模式的影響要求等，這些都會影響RFID電子標(biāo)簽天線的特性，這是RFID電子標(biāo)簽設(shè)計面臨的問題。

對于近距離IC腕帶芯片系統(tǒng)(如13.56mHz小于10cm的識別系統(tǒng))，天線一般與讀寫器集成；對于遠距離IC腕帶芯片系統(tǒng)(如UHF頻段大于3m的識別系統(tǒng))，天線和讀寫器通常采用分離結(jié)構(gòu)，讀寫器和天線通過阻抗匹配的同軸電纜連接在一起。由于結(jié)構(gòu)、安裝和使用環(huán)境的變化，讀寫器產(chǎn)品向小型化甚至超小型化發(fā)展，讀寫器天線的設(shè)計面臨著新的挑戰(zhàn)。

讀寫器天線設(shè)計需要低剖面、小型化和多頻段覆蓋。對于分離式讀寫器，還將涉及天線陣的設(shè)計、小型化帶來的低效率、低增益等，這些都是國內(nèi)外共同關(guān)注的研究課題。目前，已開始研究讀寫器應(yīng)用的智能波束掃描天線陣列。讀寫器可以通過智能天線感知天線覆蓋區(qū)域的RFID電子標(biāo)簽，增加系統(tǒng)覆蓋范圍，使讀寫器能夠確定目標(biāo)的方向、速度和方向信息，并具有空間感應(yīng)能力。

IC腕帶芯片天線的性能在很大程度上取決于芯片的復(fù)數(shù)阻抗。復(fù)數(shù)阻抗隨頻率而變化。因此，天線的大小和工作頻率限制了最大的增益和帶寬。為了獲得最佳的標(biāo)簽性能，需要在設(shè)計中妥協(xié)，以滿足設(shè)計要求。在天線設(shè)計步驟中，必須嚴格監(jiān)控RFID電子標(biāo)簽的讀取范圍。當(dāng)標(biāo)簽構(gòu)成變化或不同材料、不同頻率的天線進行性能優(yōu)化時，通常采用可調(diào)天線設(shè)計，以滿足設(shè)計允許的偏差。

設(shè)計IC腕帶芯片天線時，首先選擇應(yīng)用類型，確定RFID電子標(biāo)簽天線的需求參數(shù)；然后根據(jù)RFID電子標(biāo)簽天線的參數(shù)確定天線的材料，確定RFID電子標(biāo)簽天線的結(jié)構(gòu)和包裝后的阻抗；最后，包裝后的阻抗與天線匹配，綜合模擬天線的其他參數(shù)，使天線滿足技術(shù)指標(biāo)，并使用網(wǎng)絡(luò)分析儀檢測指標(biāo)。

由于使用環(huán)境復(fù)雜，IC腕帶芯片天線的分析方法也非常復(fù)雜，天線通常采用電磁模型和模擬工具進行分析。典型的天線電磁模型分析方法是有限元法FEM、FDTD等。矩量法MOM和時域有限差分法。模擬工具對天線設(shè)計非常重要，是一種快速有效的天線設(shè)計工具，目前在天線技術(shù)中的應(yīng)用越來越多。典型的天線設(shè)計方法是模擬天線，然后模擬模型，監(jiān)測天線范圍、天線增益和天線阻抗，并采用優(yōu)化方法進一步調(diào)整設(shè)計，最后加工和測量天線，直到滿足要求。