- UHF RFID标签天线设计、仿真及实践
- 章伟 甘泉编著
- 1274字
- 2020-08-28 18:35:06
序
作为一种新兴的短距离无线通信系统,射频识别(RFID)系统主要由读写器、标签和数据处理系统三部分组成。读写器发出的指令通过射频无线电波射入标签,触发标签反射(无源标签)或主动发射(有源标签)载有标签信息的射频无线电波反馈给读写器,读写器接收后通过数据处理系统实现目标识别。RFID的最大魅力在于无线,读写器与标签之间无须有线连接。因此,标签没有空间位置和运动状态的限制,可以任意地摆放和移动,只要求标签处于读写器电波覆盖的范围内即可。正是由于RFID所具有的独有魅力,RFID技术一经出世,就引起了学术界、工业界和政府部门的广泛关注。目前已广泛应用于工业自动化、交通运输控制管理等众多领域,如自动收费系统、物流商品监控与管理、门禁系统、仓储管理、产品流水线等。近几年兴起的物联网概念最早也是基于RFID衍生而来的。
从RFID系统的组成可以看出,RFID技术涉及多门学科,包括通信、数据处理、芯片和射频技术等。而作为无线系统的“耳目”,天线对于系统的特性、质量、体积和成本起着至关重要的作用。对于读写器而言,通常需要天线具有较高的增益,尺寸较大,设计相对复杂,但由于读写器数量不大,所处环境相对简单,因此读写器天线相对容易实现,而且性能相对稳定。对于标签天线而言,要求尺寸小,成本低,虽然标签很小,就个体而言,似乎“分量”很轻,但由于标签的数量巨大,其性能与成本对系统的应用实际上有着举足轻重的作用。RFID系统发展到今天,尽管已经有了不少的成功应用,但大规模的广泛应用还存在一些问题,其中一个主要的问题就是标签的成本和性能稳定性。标签的成本主要来自芯片,而性能主要源于天线。从表面看,标签天线的结构简单,但实际上,标签天线的设计却不是一件容易的事情,尤其是超高频(UHF)标签天线。有三个方面的问题困扰着UHF标签天线的设计者,一是小型化、多频段,这是标签应用所决定的;二是天线直接与输入阻抗并非50W实阻抗的芯片相连接,这与传统天线的设计是不一样的;三是标签往往贴在一些金属体上或损耗较大的媒质中(如水中),如何在不同材料环境下,保持稳定的性能给标签天线设计带来巨大挑战。
值得欣慰的是,章伟与甘泉所编著的《UHF RFID标签天线设计、仿真及实践》一书,恰好为UHF标签天线的设计提供了指导和参考。本书几乎涵盖了UHF标签天线的所有环节,包括设计、仿真、制作和测试,浅显易懂,具体明了,非常适合从事标签天线研究的工程师、高校的高年级本科生、研究生和年轻教师学习和参考。
本书的作者章伟毕业于在天线领域享有盛誉的西安电子科技大学,硕士研究生期间专门从事天线的研究。甘泉毕业于香港科技大学,硕士研究生期间专门从事RFID芯片的研究。现在两位作者又一同工作于物联网领域,专门从事RFID方案、标签及相关产品的研发和销售。因此,两位作者既具备良好的理论与设计功底,又具有不错的实践经验。本书的内容来源于作者长期的学习、研究的积累,许多案例都是作者自己的研究成果。因此,相信本书的出版势必在提高从业人员RFID天线设计水平,普及RFID标签的应用方面起到积极的作用,更期待本书受到读者的广泛欢迎和好评。
华南理工大学教授
天线与射频技术研究所所长
褚庆昕
2012年8月21日