RFID系統(tǒng)天線(xiàn)設(shè)計(jì)

從公式的零點(diǎn)中計(jì)算是拐點(diǎn)以及函數(shù)的最大值。

發(fā)射天線(xiàn)的最佳半徑對(duì)應(yīng)于最大期望閱讀器的2孺值。第二個(gè)零點(diǎn)的負(fù)號(hào)表示導(dǎo)電路的磁場(chǎng)強(qiáng)度在x軸的兩個(gè)方向傳播。這里需要指出的是，使用此式的前提條件，是近場(chǎng)耦合有效。下面簡(jiǎn)介近場(chǎng)耦合的概念。
1．3 近場(chǎng)耦合
真正使用前面所提到的公式時(shí)，有效的邊界條件為：
d《R以及xλ／2π，原因是當(dāng)超出上述范圍時(shí)，近場(chǎng)耦合便失去作用了，開(kāi)始過(guò)渡到遠(yuǎn)距離的電磁場(chǎng)。一個(gè)導(dǎo)體回路上的初始磁場(chǎng)是從天線(xiàn)上開(kāi)始的。在磁場(chǎng)的傳輸過(guò)程中，由于感應(yīng)的增加也形成電場(chǎng)。這樣，最原始的純磁場(chǎng)就連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)換成了電磁場(chǎng)。當(dāng)距離大于λ／2π的時(shí)候，電磁場(chǎng)最終擺脫天線(xiàn)，并作為電磁波進(jìn)入空間。在作為電磁波進(jìn)入空間之前的這個(gè)范圍，就叫做天線(xiàn)的近場(chǎng)，本文所涉及的RFID天線(xiàn)設(shè)計(jì)，是基于近場(chǎng)耦合的概念。所以距離應(yīng)當(dāng)限定在上述的范圍之內(nèi)。
1．4 調(diào)諧
RFID系統(tǒng)讀寫(xiě)器可以等效為一個(gè)R-L-C串聯(lián)電路，其中R為繞線(xiàn)線(xiàn)圈的電阻，L為天線(xiàn)自身的電感。一般調(diào)諧過(guò)程當(dāng)中，由于天線(xiàn)線(xiàn)圈本身的電容對(duì)于諧振的影響很小，可以忽略不計(jì)，故為了使閱讀器在工作頻率下天線(xiàn)線(xiàn)圈獲得最大的電流，需要外加一個(gè)電容C，完成對(duì)天線(xiàn)的調(diào)諧，達(dá)到這一目的。而調(diào)諧電容，天線(xiàn)的電感以及工作頻率之間的關(guān)系，可以通過(guò)以下湯姆遜公式求得，即：

1．5 電感的估算
電感量值的物理意義是：在電流包圍的總面積中產(chǎn)生的磁通量與導(dǎo)體回路包圍的電流強(qiáng)度之比。實(shí)際RFID天線(xiàn)調(diào)試的時(shí)候，讀寫(xiě)器天線(xiàn)電感量值可以通過(guò)阻抗分析儀測(cè)出，在條件有限的情況下，也常采用估算公式進(jìn)行估算。假定導(dǎo)體的直徑d與導(dǎo)體回路直徑D之比很小(d／D0．001)，則導(dǎo)體回路的電感可簡(jiǎn)單地近似為：

式中：N為繞線(xiàn)天線(xiàn)的匝數(shù)；R為天線(xiàn)線(xiàn)圈的半徑；d為導(dǎo)體的內(nèi)徑；μ0為自由空間磁導(dǎo)率。
線(xiàn)圈匝數(shù)還有以下的近似公式進(jìn)行估算，在實(shí)際應(yīng)用中，兩個(gè)公式可以進(jìn)行對(duì)照使用：

式中：L為線(xiàn)圈電感，單位為nH；A為天線(xiàn)線(xiàn)圈包圍面積，單位為cm2；D為導(dǎo)線(xiàn)直徑，單位為cm。
1．6 天線(xiàn)的品質(zhì)因數(shù)
天線(xiàn)的性能還與它的品質(zhì)因數(shù)有關(guān)。Q既影響能量的傳輸效率，也影響頻率的選擇性。過(guò)高的Q值雖然能使天線(xiàn)的輸出能量增大，但是同時(shí)，讀寫(xiě)器的通帶特性也會(huì)受到影響。所以在實(shí)際調(diào)節(jié)Q值的時(shí)候，要進(jìn)行折中的考慮。調(diào)節(jié)Q值，是通過(guò)在R-L-C等效電路上面串接一個(gè)電阻R1實(shí)現(xiàn)的，具體的公式如下：
Q=ωL／(R+R1) (8)