RFID电子标签天线设计分析

915MHz的微带天线，基于RFID的小型天线射频识别(RadioFrequencyIdenTIficaTIon，RFID)技术是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术，近年来随着大规模集成电路、网络通信、信息安全等技术的发展.RFID已进入商业化应用阶段，其应用规模也快速增长。

一个RFID系统包括RFID读写器、RFID标签和软件3大组成部分。

所采用的天线主要分为标签天线和读写器天线两种。

标签天线是RFID系统中最易变的部分，并且其设计面临着小型化、低损耗和低成本的实际要求，所以优化设计标签天线在整个系统中占有重要地位。

微带天线以其体积小，重量轻，低剖面，易于加工以及电路继承性能优越等优点在通信领域得到了广泛的应用。

随着RFID技术的发展，对天线的尺寸要求越来越高，微带天线尺寸小，性能优越，因此，国内外学者对其的小型化，宽频，高增益等技术进行了大量细致而深入的研究。

但天线尺寸上的变化对天线性能影响巨大，天线性能会随自身尺寸的减小而变差，因此作为设计者，要在天线的各项参数中权衡最优方案，以达到设计目的。

文中设计了一款915MHz的微带天线并对其进行了结构优化，通过对贴片以及接地板开槽，完善了天线整体的参数性能，最终改进了天线的带宽，增益，尺寸。

1RFID天线特性在RFID系统中，一般包含阅读器天线和标签天线。

典型的工作频率有：125kHz、133kHz、13.56MHz、27.12MHz、433MHz、915MHz2.45GHz、5.8GHz，本文设计并仿真的天线为915MHz。

射频识别阅读器必须通过于阅读器天线来发射带有数据信息的电磁波，进而通过对该电磁场对电子标签进行识别。

所以，RFID天线要求低剖面，低成本，小型化等，有的领域还要求有多频特性。

随着射频识别技术的发展，RFID 天线也向着多功能、智能天线等方向发展。

决定RFID天线性能的参数主要有天线的输入阻抗，驻波比，回波损耗，增益以及波瓣的宽度。

超高频RFID天线设计技术研究王宜菲【摘要】在RFID系统中,一个很重要的指标就是读写距离,影响读写距离的重要参数则是读写器天线和标签天线的设计.天线设计是RFID无线射频识别系统设计的关键部分,设计出合适的天线是确保系统正常通信的前提.从近场耦合天线的理论分析着手,通过实际RFID项目中的总结,结合实际RFID系统天线设计所需主要考虑的物理参量,并根据这些参量确定设计步骤.%In RFID system, the key index is the readable distance. The important parameters that affect the reading distance is those of RFID reader antenna and tag antenna performance. Antenna design is the key part of RFID system design. Designing an appropriate antenna is the precondition of insuring the normal communication. Proceeding from the theory of near field coupling, the physical parameters which should be taken into account in RFID design were designed.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2012(035)011【总页数】3页(P113-114,119)【关键词】RFID技术;阅读器天线;RFID电子标签天线;天线设计【作者】王宜菲【作者单位】69036部队,新疆库尔勒841000【正文语种】中文【中图分类】TN827-340 引言RFID无线射频识别技术(Radio Frequency Identification，RFID)的应用由来已久，最早可追溯到第二次世界大战时，英国空军飞机使用的敌我飞机识别系统。

rfid标签天线RFID标签天线是无线射频识别（RFID）技术中的重要组成部分。

它通过与RFID标签进行通信，实现对标签所附加的物体进行识别、跟踪和管理。

本文将详细介绍RFID标签天线的工作原理、类型和在不同应用领域中的应用。

一、工作原理RFID标签天线通过接收和发射无线射频信号与标签进行通信。

它的主要功能是接收来自RFID读写器的信号，并将信号传递给标签。

当标签接收到信号后，它会将存储在芯片中的数据返回给天线，然后通过天线传输给读写器，完成数据的传输。

RFID标签天线的工作原理可以分为两种类型：容载型和电感型。

容载型天线是使用电容器和感应线圈组成的，其大小和形状可以根据应用场景的需要进行设计。

电感型天线是使用线圈的自感性质来实现通信，它通常是以线圈的形式制作。

这两种类型的天线都可以实现对标签的通信，但在具体应用中，需要根据实际情况选择合适的天线类型。

二、类型根据RFID标签天线的工作频率，可以将其分为低频（LF）、高频（HF）、超高频（UHF）和超高频（SHF）天线。

1. 低频（LF）天线：低频天线的工作频率一般在125kHz到134kHz之间。

它的通信距离较短，一般在几厘米到几十厘米之间。

低频天线通常用于对近距离物体的跟踪和识别，例如动物标识和车辆识别等应用。

2. 高频（HF）天线：高频天线的工作频率一般在13.56MHz左右。

它的通信距离相对较远，一般在几厘米到几十厘米之间。

高频天线广泛应用于智能卡、门禁系统和电子票务等场景。

3. 超高频（UHF）天线：超高频天线的工作频率一般在860MHz到960MHz之间。

它的通信距离较远，一般在几米到数十米之间。

超高频天线被广泛应用于物流、库存管理和供应链追踪等领域。

4. 超高频（SHF）天线：超高频天线的工作频率一般在2.4GHz到5.8GHz之间。

它的通信距离较短，一般在几米到几十米之间。

超高频天线主要用于近距离物体的识别和跟踪，例如无线支付、智能家居和智能手环等应用。

UHF频段RFID天线的小型化设计与分析一、综述随着无线通信技术的飞速发展，RFID（无线射频识别）技术已广泛应用于各个行业，从物流追踪、库存管理到门禁系统等。

特别是在UHF（超高频）频段，RFID系统的读写距离和读取速度得到了显著的提升，使其成为物联网领域备受关注的通信技术之一。

RFID系统主要由RFID阅读器（读写器）和RFID标签（电子标签）组成。

在UHF 频段，RFID阅读器和标签之间的能量传输主要依赖于天线。

传统RFID 天线由于尺寸大、损耗大等问题，在实际应用中逐渐暴露出性能不足的问题。

对UHF频段RFID天线进行小型化设计与分析显得至关重要。

天线的工作原理与性能参数：首先介绍RFID天线的基本工作原理，以及影响其性能的主要参数，如增益、驻波比、效率等。

小型化设计方案：探讨在UHF频段实现RFID天线小型化的各种途径，包括采用截断正方形贴片天线的SRR负载的超材料、开槽环谐振天线、截断正六边形贴片天线等。

同时将几种方案应用于实际中评估性能。

性能分析: 讨论在上述小型化方案中，如何优化设计以提高天线的性能，如提高方向性、减少互扰、降低损耗等，并分析这些方法在实际应用中的优势和局限性。

仿真实验与实际测试：通过使用电磁场仿真软件对小型化RFID天线进行初步设计估计，然后通过实际制作和测试对比实验数据，来验证改进方案的有效性和可行性。

_______技术简介RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）技术是一种基于无线射频通信的非接触式识别技术。

它通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需建立机械或光学接触。

RFID系统通常由标签（Tag）、读取器（Reader）和后端管理系统组成。

在RFID应用中，当标签进入阅读器的射频场范围内时，标签会自动激活并与读取器进行通信。

标签内包含了可编程的存储器和天线，用于存储信息、识别码以及接受命令。

读取器发送的无线电波能量会激发标签内的电路，使其能够传输存储在其中的唯一识别信息。

用于RFID系统的天线设计RFID（无线射频识别）技术是一种非接触式的自动识别技术，通过无线电波传输信息，实现物品的自动识别和追踪。

RFID系统主要由标签和阅读器组成，而天线则是连接标签和阅读器的关键组件。

天线的设计对于RFID系统的性能和可靠性有着至关重要的影响。

RFID系统通过无线电波进行通信，通常使用的是56 MHz的频率。

标签内置天线，用于接收来自阅读器的信号，并将信号传输到芯片中。

阅读器则通过天线发送信号，同时接收来自标签的信号。

图像处理技术也常常被用于RFID系统，以识别和解析标签上的信息。

天线设计是RFID系统设计的关键部分，主要包括以下步骤：方案选择：首先需要确定天线的类型和结构，根据应用场景的不同，可以选择不同的天线方案。

参数确定：在设计过程中，需要确定的参数包括天线的频率、增益、阻抗、波束宽度等。

这些参数的计算和选择将直接影响天线的性能。

设计仿真：利用仿真软件对设计进行模拟和分析，以验证设计的可行性和性能。

实验验证：制作样品，进行实际测试，以验证设计的有效性和可靠性。

在RFID系统的天线设计中，可能会遇到以下技术难题：阻抗匹配：天线与标签和阅读器之间的阻抗匹配是影响信号传输的重要因素。

如果阻抗不匹配，将会导致信号传输效率降低，甚至无法传输。

信号噪声比较：在复杂的电磁环境中，信号可能会受到各种噪声的干扰，如何提高天线的信噪比是一个关键问题。

针对以上技术难题，以下是一些可能的解决方案：采用全向波瓣天线或圆形天线：这些类型的天线具有较好的阻抗匹配特性，可以有效提高信号传输效率。

优化天线结构：通过改变天线的结构，可以改善天线的电气性能，减少信号噪声的影响。

使用滤波技术：滤波技术可以有效地抑制噪声，提高信号的信噪比。

天线设计在RFID系统中具有至关重要的地位。

正确的天线设计可以保证RFID系统的高性能和可靠性，进而广泛应用于供应链管理、门禁系统、支付系统等领域。

本文介绍了RFID系统和天线的基本原理、设计流程以及可能遇到的技术难题和解决方案。

检测认证PCB 集成化RFID标签天线的优化设计■ 张慧磊 贺则昊（中国计量大学质量与安全工程学院）摘 要：针对PCB集成化RFID标签天线设计中天线结构与标签性能之间的复杂关系，提出一种基于正交设计的标签天线优化设计。

通过对PCB集成化RFID标签的回波损耗的仿真试验，经过方差分析得到标签天线各类结构变化对于试验指标影响的显著性，指导设计者找到设计指标主导因素并可获得最佳因素水平。

试验结果表明该优化设计方法能够在帮助设计者提供设计方向的同时有效减小设计者的工作量，实用高效。

关键词：射频识别，天线结构，正交设计，方差分析DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2020.06.033Study on the Optimization Design for PCB Integrated RFID TagAntennasZHANG Hui-lei HE Ze-hao（College of Quality and Safety Engineering, China Jilian University）Abstract: For the complex relationship between the antenna structure and tag performance, this paper presents the design of tag antenna based on the method of orthogonal design. By simulation test of return loss of PCB passive RFID tags, the significance of the various structural changes of the tag antenna for test indicators can be obtained after variance analysis. It can guide the designer to find the level of factors that dominate the design index and even meet the design index. Experiments prove that the design of tag antenna based on the method of orthogonal design can help designers to reduce the designer's workload while providing design direction.Keywords: RFID, antenna structure, orthogonal design, variance analysis1 引 言目前随着智能制造方式的推进，企业在生产自动化和管理信息化上都取得了长足进步，但是在大部分企业普遍存在着信息不连通的问题，即生产过程的自动化与生产管理的信息化往往相互独立，两者没有连接节点导致生产管理系统不能紧密追踪生产过程。

RFID电子标签天线设计指南之详细讲解1 引言射频识别是一种使用射频技术的非接触自动识别技术，具有传输速率快、防冲撞、大批量读取、运动过程读取等优势，因此，RFID 技术在物流与供应链管理、生产管理与控制、防伪与安全控制、交通管理与控制等各领域具有重大的应用潜力。

目前，射频识别技术的工作频段包括低频、高频、超高频及微波段，其中以高频和超高频的应用最为广泛。

2 RFID技术原理RFID系统主要由读写器(target)、应答器(RFID标签)和后台计算机组成，其中，读写器实现对标签的数据读写和存储，由控制单元、高频通信模块和天线组成，标签主要由一块集成电路芯片及外接天线组成，其中电路芯片通常包含射频前端、逻辑控制、存储器等电路。

标签按照供电原理可分为有源(acTIve)标签、半有源(semiacTIve)标签和无源(passive)标签，无源标签因为成本低、体积小而备受青睐。

RFID系统的基本工作原理是：标签进入读写器发射射频场后，将天线获得的感应电流经升压电路后作为芯片的电源，同时将带信息的感应电流通过射频前端电路变为数字信号送入逻辑控制电路进行处理，需要回复的信息则从标签存储器发出，经逻辑控制电路送回射频前端电路，最后通过天线发回读写器。

3 RFID系统中的天线从RFID技术原理上看，RFID标签性能的关键在于RFID标签天线的特点和性能。

在标签与读写器数据通信过程中起关键作用是天线，一方面，标签的芯片启动电路开始工作，需要通过天线在读写器产生的电磁场中获得足够的能量;另一方面，天线决定了标签与读写器之间的通信信道和通信方式。

因此，天线尤其是标签内部天线的研究就成为了重点。

3.1 RFID系统天线的类别按RFID标签芯片的供电方式来分，RFID标签天线可以分为有源天线和无源天线两类。

有源天线的性能要求较无源天线要低一些，但是其性能受电池寿命的影响很大：无源天线能够克服有源天线受电池限制的不足，但是对天线的性能要求很高。

RFID电子标签天线设计指南之详细讲解1引言射频识别是一种使用射频技术的非接触自动识别技术，具有传输速率快、防冲撞、大批量读取、运动过程读取等优势，因此，RFID技术在物流与供应链管理、生产管理与控制、防伪与安全控制、交通管理与控制等各领域具有重大的应用潜力。

目前，射频识别技术的工作频段包括低频、高频、超高频及微波段，其中以高频和超高频的应用最为广泛。

2RFID技术原理RFID系统主要由读写器（target）、应答器（RFID标签）和后台计算机组成，其中，读写器实现对标签的数据读写和存储，由控制单元、高频通信模块和天线组成，标签主要由一块集成电路芯片及外接天线组成，其中电路芯片通常包含射频前端、逻辑控制、存储器等电路。

标签按照供电原理可分为有源（acTIve）标签、半有源（semiacTIve）标签和无源（passive）标签，无源标签因为成本低、体积小而备受青睐。

RFID系统的基本工作原理是：标签进入读写器发射射频场后，将天线获得的感应电流经升压电路后作为芯片的电源，同时将带信息的感应电流通过射频前端电路变为数字信号送入逻辑控制电路进行处理，需要回复的信息则从标签存储器发出，经逻辑控制电路送回射频前端电路，最后通过天线发回读写器。

3RFID系统中的天线从RFID技术原理上看，RFID标签性能的关键在于RFID标签天线的特点和性能。

在标签与读写器数据通信过程中起关键作用是天线，一方面，标签的芯片启动电路开始工作，需要通过天线在读写器产生的电磁场中获得足够的能量；另一方面，天线决定了标签与读写器之间的通信信道和通信方式。

因此，天线尤其是标签内部天线的研究就成为了重点。

3.1 RFID系统天线的类别按RFID标签芯片的供电方式来分，RFID标签天线可以分为有源天线和无源天线两类。

有源天线的性能要求较无源天线要低一些，但是其性能受电池寿命的影响很大：无源天线能够克服有源天线受电池限制的不足，但是对天线的性能要求很高。