RFID系統(tǒng)天線設(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，是近場耦合有效。下面簡介近場耦合的概念。
1．3 近場耦合
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)，近場耦合便失去作用了，開始過渡到遠(yuǎn)距離的電磁場。一個(gè)導(dǎo)體回路上的初始磁場是從天線上開始的。在磁場的傳輸過程中，由于感應(yīng)的增加也形成電場。這樣，最原始的純磁場就連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)換成了電磁場。當(dāng)距離大于λ／2π的時(shí)候，電磁場最終擺脫天線，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，就叫做天線的近場，本文所涉及的RFID天線設(shè)計(jì)，是基于近場耦合的概念。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)讀寫器可以等效為一個(gè)R-L-C串聯(lián)電路，其中R為繞線線圈的電阻，L為天線自身的電感。一般調(diào)諧過程當(dāng)中，由于天線線圈本身的電容對(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線圈獲得最大的電流，需要外加一個(gè)電容C，完成對(duì)天線的調(diào)諧，達(dá)到這一目的。而調(diào)諧電容，天線的電感以及工作頻率之間的關(guān)系，可以通過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天線調(diào)試的時(shí)候，讀寫器天線電感量值可以通過阻抗分析儀測出，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)體回路的電感可簡單地近似為：

式中：N為繞線天線的匝數(shù)；R為天線線圈的半徑；d為導(dǎo)體的內(nèi)徑；μ0為自由空間磁導(dǎo)率。
線圈匝數(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為線圈電感，單位為nH；A為天線線圈包圍面積，單位為cm2；D為導(dǎo)線直徑，單位為cm。
1．6 天線的品質(zhì)因數(shù)
天線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。過高的Q值雖然能使天線的輸出能量增大，但是同時(shí)，讀寫器的通帶特性也會(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)