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在如今的智能汽車時代，無鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)（PKE Systems）已成為一項(xiàng)備受青睞的便捷配置。在汽車無鑰匙進(jìn)入（PKE）系統(tǒng)中，發(fā)射天線是保障系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵角色。 PKE系統(tǒng)依靠一系列低頻（LF）發(fā)射天線工作，其頻率涵蓋20kHz、125kHz和134kHz（具體取決于所使用的芯片組）。這些天線分布在車輛的內(nèi)部和外部，外部天線通常安裝在門把手、后視鏡或后備箱位置。當(dāng)車輛被觸發(fā)，比如靠近車輛、拉門把手或觸摸車身時，天線會向車鑰匙發(fā)射低頻信號。車鑰匙被激活后，通過射頻（RF）通道將自身ID傳回車輛。若鑰匙代碼正確，電子模塊就會解鎖車輛，整個過程流暢又便捷。

1 RFID天線：無線數(shù)據(jù)交換的橋梁 RFID天線，作為無線數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)中的發(fā)送與接收元件，利用電磁場作為媒介，實(shí)現(xiàn)了信息的遠(yuǎn)程傳輸與識別。 2. RFID系統(tǒng)的兩大核心組件 一個完整的RFID系統(tǒng)由兩部分組成： RFID應(yīng)答器天線：位于待識別物體上，負(fù)責(zé)接收讀寫器發(fā)出的信號。 讀寫器（詢問器）：根據(jù)設(shè)計和技術(shù)不同，可實(shí)現(xiàn)只讀或讀寫功能，是信息交換的發(fā)起者。 3.RFID天線的工作原理 讀寫器通過天線發(fā)射電磁波，RFID標(biāo)簽天線接收到這些波后，將數(shù)據(jù)傳遞給標(biāo)簽系統(tǒng)芯片，進(jìn)而觸發(fā)預(yù)設(shè)動作，如返回電子代碼或執(zhí)行系統(tǒng)指令。RFID 天線經(jīng)過調(diào)諧，僅在以指定 RFID 系統(tǒng)頻率為中心的窄帶載波頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生諧振。這一過程高效且準(zhǔn)確，是現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)、物流追蹤等領(lǐng)域不可或缺的技術(shù)支撐。

本篇闡述的涉及到的只是基本選型設(shè)計、電路框架，關(guān)于 RFID 天線調(diào)試、低功耗檢卡調(diào)試等。

物聯(lián)網(wǎng)被視作繼計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后，信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮，在其實(shí)現(xiàn)的過程中，需要通信、傳感器、RFID、定位等眾多高新技術(shù)的合力協(xié)作。RFID與互聯(lián)網(wǎng)、通信等技術(shù)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)對全球物品的跟蹤與信息共享，因而被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的重要基石，并被列為二十一世紀(jì)十大重要技術(shù)之一。

印刷線路板 (PCB)和柔性電路板 (FPCB)、電子標(biāo)簽 (RFID)采用刻蝕技術(shù)制作電路圖案 ，這是目前的主流技術(shù) ,但存在工藝流程長、廢料廢水多和不環(huán)保的缺點(diǎn)，業(yè)界一直在尋找替代的方法。

隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，無線射頻識別(RFID)技術(shù)越來越多的應(yīng)用到工業(yè)現(xiàn)場中。RFID的英文全稱為“Radio Frequency IDentificaTIon”，中文翻譯為“無線射頻識別”。它是在20世紀(jì)50年代誕生的一種無線識別技術(shù)，可以在不接觸的情況下，利用無線電(radio)來進(jìn)行身份識別。根據(jù)無線電頻率的不同，RFID系統(tǒng)可以分成低頻、高頻、超高頻及微波四種。

RFID的英文全稱為“Radio Frequency IDentification”，中文翻譯為“無線射頻識別”。它是在20世紀(jì)50年代誕生的一種無線識別技術(shù)，可以在不接觸的情況下，利用無線電(radio)來進(jìn)行身份識別。根據(jù)無線電頻率的不同，RFID系統(tǒng)可以分成低頻、高頻、超高頻及微波四種。

RFID系統(tǒng)能捕捉運(yùn)動物體的詳細(xì)信息并識別物體中存儲的每一個信息項(xiàng)目。該技術(shù)避免了跟蹤過程中的人工干預(yù)，在節(jié)省大量人力的同時可極大地提高工作效率。在不同的應(yīng)用環(huán)境中RFID技術(shù)需要采用不同的天線通信技術(shù)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，現(xiàn)今有很多種RFID天線類型，如偶極子天線、分形天線、環(huán)形槽天線和微帶貼片天線等。筆者主要研究偶極子天線在RFID系統(tǒng)中的設(shè)計與應(yīng)用。

RFID天線有多種制作工藝，本文將對RFID天線的制作技術(shù)進(jìn)行總結(jié)與分析，重點(diǎn)對RFID天線的最新的制作方法——RFID印刷天線及相關(guān)技術(shù)進(jìn)行闡述，并展望其前景。

近年來射頻識別(Radio Frequency of IdenTIficaTIo，RFID)技術(shù)的應(yīng)用逐漸廣泛，同時也倍受重視。特別是UHF頻段的RFID系統(tǒng)，由于其傳輸距離遠(yuǎn)、傳輸速率高，受到了更多地關(guān)注。典型的RFID系統(tǒng)由RFID閱讀器和標(biāo)簽兩部分組成，RFID無源標(biāo)簽依靠RFID閱讀器發(fā)射的電磁信號供電，并通過反射調(diào)制電磁信號與閱讀器通信。因此，RFID標(biāo)簽天線設(shè)計的優(yōu)劣對其系統(tǒng)工作性能有關(guān)鍵的影響。

RFID無線射頻識別技術(shù)(Radio Frequency IdentificaTIon，RFID)的應(yīng)用由來已久，最早可追溯到第二次世界大戰(zhàn)時，英國空軍飛機(jī)使用的敵我飛機(jī)識別系統(tǒng)。最近RFID無線射頻識別技術(shù)被廣泛應(yīng)用于物品管理、車輛定位以及井下人員定位等。該技術(shù)是一種非接觸的自動識別技術(shù)，利用無線射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到自動識別目的。

RFID天線是RFID系統(tǒng)中必不可缺的一大部分。在無線通信系統(tǒng)中，需要將來自發(fā)射機(jī)的導(dǎo)波能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊o線電波，或者將無線電波轉(zhuǎn)換為導(dǎo)波能量，用來輻射和接收無線電波的裝置稱為天線。

應(yīng)用于復(fù)雜介質(zhì)環(huán)境下RFID天線，只要掌握了適合的設(shè)計方法，不僅易于達(dá)到預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)，還會使原本復(fù)雜的工作變得簡單化，設(shè)計目標(biāo)、設(shè)計周期、設(shè)計成本透明化。不要再通過制作一大堆各種形狀天線通過性能測試或試驗(yàn)，來選擇適合的天線了，因?yàn)槲覀円呀?jīng)知道什么樣的天線才是適合的。

在無線通信系統(tǒng)中，需要將來自發(fā)射機(jī)的導(dǎo)波能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊o線電波，或者將無線電波轉(zhuǎn)換為導(dǎo)波能量，用來輻射和接收無線電波的裝置稱為天線。發(fā)射機(jī)所產(chǎn)生的已調(diào)制的高頻電流能量(或?qū)Р芰?經(jīng)饋線傳輸?shù)桨l(fā)射天線，通過天線將轉(zhuǎn)換為某種極化的電磁波能量，并向所需方向出去。到達(dá)接收點(diǎn)后，接收天線將來自空間特定方向的某種極化的電磁波能量又轉(zhuǎn)換為已調(diào)制的高頻電流能量，經(jīng)饋線輸送到接收機(jī)輸入端。

射頻識別是一種使用射頻技術(shù)的非接觸自動識別技術(shù)，具有傳輸速率快、防沖撞、大批量讀取、運(yùn)動過程讀取等優(yōu)勢，因此，RFID技術(shù)在物流與供應(yīng)鏈管理、生產(chǎn)管理與控制、防偽與安全控制、交通管理與控制等各領(lǐng)域具有重大的應(yīng)用潛力。從RFID技術(shù)原理上看，RFID標(biāo)簽性能的關(guān)鍵在于RFID標(biāo)簽天線的特點(diǎn)和性能。

電子標(biāo)簽天線的設(shè)計目標(biāo)是傳輸最大的能量進(jìn)出標(biāo)簽芯片，這需要仔細(xì)設(shè)計天線和自由空間的匹配，以及天線與標(biāo)簽芯片的匹配。當(dāng)工作頻率增加到微波波段，天線與電子標(biāo)簽芯片之間的匹配問題變得更加嚴(yán)峻。

研究了不同角度、不同階數(shù)的基于Koch曲線的天線性能，仿真和測試結(jié)果表明，在保持天線長度不變的條件下，隨著角度和階數(shù)的增加，天線的諧振頻率下降，而天線的方向圖依然具有半波振子的低方向性。在此基礎(chǔ)上，綜合Koch和Hilbert曲線，設(shè)計了一款尺寸為55mm×10mm的小型化電子標(biāo)簽。該標(biāo)簽天線不僅具有半波陣子的低方向性，而且簡單、便于調(diào)諧。

RFID系統(tǒng)能捕捉運(yùn)動物體的詳細(xì)信息并識別物體中存儲的每一個信息項(xiàng)目。該技術(shù)避免了跟蹤過程中的人工干預(yù)，在節(jié)省大量人力的同時可極大地提高工作效率。在不同的應(yīng)用環(huán)境中RFID技術(shù)需要采用不同的天線通信技術(shù)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，現(xiàn)今有很多種RFID天線類型，如偶極子天線、分形天線、環(huán)形槽天線和微帶貼片天線等。筆者主要研究偶極子天線在RFID系統(tǒng)中的設(shè)計與應(yīng)用。

RFID天線有多種制作工藝，本文將對RFID天線的制作技術(shù)進(jìn)行總結(jié)與分析，重點(diǎn)對RFID天線的最新的制作方法——RFID印刷天線及相關(guān)技術(shù)進(jìn)行闡述，并展望其前景。

所謂天線方向圖，是指在離天線一定距離處，輻射場的相對場強(qiáng)隨方向變化的圖形，通常采用通過天線最大輻射方向上的兩個相互垂直的平面方向圖來表示，天線方向圖是衡量天線性能的重要圖形;天線增益則是天線把輸入功率(能量)集中輻射的程度，從通信角度講，就是在某個方向上和范圍內(nèi)產(chǎn)生信號能力的大小。本文介紹了如何利用芬蘭的標(biāo)簽性能測試儀來測試超高頻RFID讀寫器天線的方向圖和增益。

為了使RFID在物流業(yè)中有更好的應(yīng)用，分別采用雙點(diǎn)饋電和結(jié)構(gòu)變形的方法，設(shè)計并仿真了雙饋電點(diǎn)圓形貼片天線和寬帶雙極化全向變形倒L天線。經(jīng)HFSS仿真得出，在中心頻率點(diǎn)為2．85 GHz時，雙饋電點(diǎn)圓形貼片天線獲得了雙極化，變形倒L天線獲得了32．3％(VSWR<2)的寬帶。

隨著RFID(RadioFrequencyIdentification)技術(shù)的日趨成熟以及RFID標(biāo)簽價格的逐漸降低，RFID標(biāo)簽很有可能替代傳統(tǒng)的一維條形碼和二維碼。如果說，二維碼是一維碼標(biāo)簽的延伸，那么RFID的誕生或者可以稱為標(biāo)簽行業(yè)的一場革命。

RFID讀寫器要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離讀寫功能關(guān)鍵在于天線的設(shè)計，通過研究RFID天線工作原理及其性能參數(shù)，提出一種有效的天線設(shè)計優(yōu)化方案，從而使讀寫器具有更遠(yuǎn)的讀寫距離和更高的能量利用率。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明：RFID讀寫器配上優(yōu)化后的遠(yuǎn)距離射頻天線可使讀寫距離達(dá)到30 cm。

超高頻(UHF)頻段的射頻識別(RFID)近場讀寫器天線(NFRA)由于其在單品識別方面應(yīng)用的潛力[1]，對環(huán)境的不敏感性和比HF 天線更高的讀寫速度，正引起多方面的關(guān)注。UHF 頻段的 NFRA 通常采用帶有平衡端口的電大環(huán)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。

我們將了解如何應(yīng)用COMSOLMultiphysics?仿真軟件來確定被動式RFID標(biāo)簽的可讀，此類標(biāo)簽通常由讀卡器的詢問電磁場驅(qū)動。此外，我們還將研究如何通過優(yōu)化標(biāo)簽的天線設(shè)計來最大化它的工作范圍。

在RFID系統(tǒng)中，一個很重要的指標(biāo)就是讀寫距離，影響讀寫距離的重要參數(shù)則是讀寫器天線和標(biāo)簽天線的設(shè)計。天線設(shè)計是RFID無線射頻識別系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵部分，設(shè)計出合適的天線是確保系統(tǒng)正常通信的前提。從近場耦合天線的理論分析著手，通過實(shí)際RFID項(xiàng)目中的總結(jié)，結(jié)合實(shí)際RFID系統(tǒng)天線設(shè)計所需主要考慮的物理參量，并根據(jù)這些參量確定設(shè)計步驟。

近年來，RFID技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運(yùn)輸控制管理等眾多領(lǐng)域。越來越多的研究機(jī)構(gòu)開始對超高頻RFID系統(tǒng)進(jìn)行研究，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離、高速率、低成本等特性。作為RFID必不可少的一部分，電子標(biāo)簽以其低成本、小體積、非接觸式等特性取代了傳統(tǒng)的二維條碼，普遍應(yīng)用于身份識別、車輛管理、倉儲物流、防偽、零售等眾多領(lǐng)域。

本文提出了一種超小型433 MHz PCB天線，增益為-17 dB，達(dá)到了RFID系統(tǒng)的應(yīng)用要求。天線半徑為14 mm的半圓區(qū)域，在目前所有的文獻(xiàn)中面積最小。該天線已制作完成，經(jīng)過不斷調(diào)試，在匹配了兩個電感后，諧振頻率達(dá)到433 MHz。該天線尺寸小，是一種性能較好，工程上實(shí)用性強(qiáng)的標(biāo)簽天線。

制作12 dBi線極化天線最常采用微帶天線組陣，其尺寸較大為580 mm×260 mm×50 mm。而本文采用了一種新穎的形式即單極天線組陣進(jìn)行設(shè)計。

在RFID系統(tǒng)中，一個很重要的指標(biāo)就是讀寫距離，影響讀寫距離的重要參數(shù)則是讀寫器天線和標(biāo)簽天線的設(shè)計。天線設(shè)計是RFID無線射頻識別系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵部分，設(shè)計出合適的天線是確保系統(tǒng)正常通信的前提。從近場耦合天線的理論分析著手，通過實(shí)際RFID項(xiàng)目中的總結(jié)，結(jié)合實(shí)際RFID系統(tǒng)天線設(shè)計所需主要考慮的物理參量，并根據(jù)這些參量確定設(shè)計步驟。

在RFID的家族中，天線和RFID是同樣重要的成員，RFID和天線相互依存，不可分割。無論是閱讀還是標(biāo)簽，無論是HF還是UHF，都離不開天線。對于到底是先有RFID還是先有天線的問題，做射頻和天線的人馬上會跳出來說當(dāng)然是先有天線了。那么，大家有沒有想過是先有RFID天線還是先有RFID硬件呢?有沒有想過為什么HF的頻率是13.56MHz，而UHF的頻率是840M-960MHz呢?關(guān)于LF、HF、UHF等故事很多，我這里就針對UHF RFID來講一下是先有雞(天線)還是先有蛋(RFID)的故事。

設(shè)計了一種用于UHF頻段射頻識別系統(tǒng)的小型右手圓極化四臂螺旋天線。天線由印制在微帶介質(zhì)板的4個長條形臂組成，通過微帶功分器饋電。天線在進(jìn)行4個端口的單獨(dú)匹配和功分器相連時，需采用一種新的匹配方法。通過仿真優(yōu)化，天線尺寸為60 mm x60 mm x6 mm，峰值增益為3.8 dB，帶內(nèi)軸比<3 dB,3 dB波束寬度>120°，前后比>15 dB。實(shí)物測試結(jié)果與仿真結(jié)果吻合。