RFID系統(tǒng)天線設(shè)計(jì)
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2 實(shí)際調(diào)試
RFID天線的設(shè)計(jì)需要考慮很多因素，上述幾個(gè)是實(shí)際的調(diào)試過(guò)程中的重要物理參量。明確了上述物理參量之后，在給定期望距離以及工作頻率等RFID系統(tǒng)要求之后，在條件有限的情況下，就可以根據(jù)需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的RFID天線設(shè)計(jì)了。下面給出一個(gè)應(yīng)用于軌道交通的RFID天線設(shè)計(jì)的實(shí)際例子。此處設(shè)計(jì)一個(gè)期望最大作用距離為1 cm，工作頻率在125 kHz的繞線天線，系統(tǒng)要求閱讀器天線線圈的半徑盡量小，不超過(guò)1 cm。具體步驟如下：
首先確定天線的最佳半徑，不宜太大也不宜太小，理想的最佳天線半徑應(yīng)當(dāng)為期望作用距離的2倍，在實(shí)際設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)計(jì)需求在設(shè)計(jì)中進(jìn)行折衷的考慮，在保證系統(tǒng)要求的前提下，盡可能地接近最佳值。本例中閱讀器天線的最佳半徑應(yīng)當(dāng)為1．4 cm，但是考慮到系統(tǒng)對(duì)于天線半徑尺寸的要求不超過(guò)1 cm，所以實(shí)際中取半徑為0．8 cm。在允許的條件下，為使效果更好，可以加入一個(gè)帶有適量鐵氧體的天線骨架、天線以及閱讀器板子，如圖3所示。 本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/157715.htm
其次，再根據(jù)工作頻率以及系統(tǒng)本身的要求確定電感量的大致范圍，本系統(tǒng)中取電感量在600～800μH。再者，用電感量與匝數(shù)關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式大致估計(jì)繞線的匝數(shù)。本例中，取電感量在700μH，用直徑為0．27 mm的銅導(dǎo)線進(jìn)行繞制天線。由公式
計(jì)算出匝數(shù)大概在266圈左右，繞完后，根據(jù)湯姆遜公式
選取所用的調(diào)諧電容。用相關(guān)的儀器(如頻譜儀和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀)測(cè)量出諧振頻率，這個(gè)時(shí)候，由于電感量只是估算的，而且選用的匹配電容也是具有一定標(biāo)稱(chēng)值的，并不能做到與計(jì)算一致，所以總是會(huì)存在誤差。
由于調(diào)諧的電容是已知的，而且有固定的標(biāo)稱(chēng)值，可以根據(jù)湯姆遜公式由這個(gè)時(shí)候測(cè)得的頻率反推出在恰好達(dá)到此頻率的時(shí)候所需要的電感的大小，即繞線線圈電感?？搭l率的偏移情況，按電感量估算公式逐步增加或者減少線圈匝數(shù)，直到達(dá)到指定的諧振頻率125 kHz。用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀以及頻譜儀測(cè)諧振頻率的實(shí)際圖片如圖4，圖5所示。
3 結(jié) 語(yǔ)
根據(jù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀以及頻譜分析儀的顯示，本RFID天線已經(jīng)成功諧振在125 kHz。接下來(lái)便可根據(jù)所提到的公式，計(jì)算出調(diào)Q值所用的電阻的大小，然后根據(jù)系統(tǒng)的要求進(jìn)行進(jìn)一步的聯(lián)調(diào)測(cè)試了。實(shí)際工程中，RFID讀寫(xiě)器及標(biāo)簽有各種電路結(jié)構(gòu)，但是歸根到底都是等效成R-L-C諧振電路的，比如說(shuō)PHILIPS的MIFARE系列讀寫(xiě)器的天線設(shè)計(jì)，所以本文對(duì)于各種RFID系統(tǒng)的天線設(shè)計(jì)具有普遍的指導(dǎo)意義。
評(píng)論