UHF RFID標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)、仿真及實(shí)踐

內(nèi)容概要

　　本書(shū)從工程實(shí)際出發(fā)，系統(tǒng)講解了UHF
RFID標(biāo)簽設(shè)計(jì)過(guò)程中所涉及的理論原理和設(shè)計(jì)要點(diǎn)。其中，第3章為本書(shū)的關(guān)鍵，系統(tǒng)介紹了UHF
RFID標(biāo)簽天線的理論基礎(chǔ)，主要包括阻抗匹配原理和標(biāo)簽讀取距離的理論計(jì)算，這兩部分內(nèi)容不僅是標(biāo)簽設(shè)計(jì)理論的要點(diǎn)，同時(shí)也決定了對(duì)RFID技術(shù)的認(rèn)知深度；第5～8章分別介紹了雙頻標(biāo)簽、抗金屬標(biāo)簽、圓極化標(biāo)簽、近場(chǎng)天線四種在實(shí)際的UHF
RFID運(yùn)用方案中經(jīng)常被用到的標(biāo)簽形式，對(duì)于其設(shè)計(jì)理論的認(rèn)知和設(shè)計(jì)方法的掌握，可以大幅提高解決RFID項(xiàng)目實(shí)際問(wèn)題的能力；第9章和第10章采用圖片詳盡地介紹了UHF
RFID標(biāo)簽天線的仿真和制作過(guò)程，為讀者盡快找到實(shí)踐的方法提供一個(gè)切入點(diǎn)；第11章用較短的篇幅簡(jiǎn)要介紹了RFID標(biāo)簽天線的測(cè)試要求和測(cè)試方法。

作者簡(jiǎn)介

本科畢業(yè)于西安電子科技大學(xué)信息對(duì)抗專業(yè)；碩士畢業(yè)于西安電子科技大學(xué)天線與微波技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，從事高速鐵路CTCS系統(tǒng)應(yīng)答器射頻鏈路及其雙頻應(yīng)答器天線的設(shè)計(jì)研究工作。參加工作后長(zhǎng)年從事2.4GHz RF—SIM手機(jī)支付方案、UHFRFID相關(guān)項(xiàng)目及CMMB內(nèi)置有源天線等研究工作，發(fā)表多篇學(xué)術(shù)論文并擁有多項(xiàng)發(fā)明專利，對(duì)UHF RFID技術(shù)在智能交通、智能醫(yī)療、物流管理、防偽溯源等方面的運(yùn)用均有深入研究和具體實(shí)踐。本科畢業(yè)于浙江大學(xué)信息電子工程系，研究生畢業(yè)于香港科技大學(xué)芯片設(shè)計(jì)專業(yè)，研究生課題為UHF RFID芯片設(shè)計(jì)，畢業(yè)后留校成為研究員繼續(xù)對(duì)RFID芯片及天線進(jìn)行學(xué)術(shù)研究，之后加盟國(guó)民技術(shù)股份有限公司，擔(dān)任RFID產(chǎn)品線的系統(tǒng)工程師及產(chǎn)品經(jīng)理，完成從芯片、天線設(shè)計(jì)到讀寫器、標(biāo)簽及系統(tǒng)應(yīng)用的全系列RFID產(chǎn)品，同時(shí)兼顧移動(dòng)支付及NFC預(yù)研工作。在香港科技大學(xué)和國(guó)民技術(shù)股份有限公司工作期間，多次承接國(guó)家863項(xiàng)目和地方政府重大科研項(xiàng)目。曾經(jīng)兼任深圳RFID產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟的技術(shù)專家及中國(guó)RFID世界網(wǎng)論壇的特聘講師，現(xiàn)有發(fā)明專利十余項(xiàng)?，F(xiàn)工作于UHF RFID協(xié)議創(chuàng)始公司美國(guó)意聯(lián)科技有限公司，負(fù)責(zé)亞太地區(qū)的產(chǎn)品銷售工作。

書(shū)籍目錄

第1章 RFID技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀
1.1 研究背景及意義
1.1.1 RFID技術(shù)的起源
1.1.2 RFID技術(shù)的發(fā)展
1.2 超高頻RFID技術(shù)及標(biāo)簽介紹
1.2.1 RFID技術(shù)的系統(tǒng)組成
1.2.2 RFID標(biāo)簽分類
1.3 國(guó)內(nèi)外標(biāo)簽技術(shù)的研究現(xiàn)狀
后記
參考文獻(xiàn)
第2章 電磁場(chǎng)基本理論的梳理—繞不開(kāi)的麥克斯韋方程
2.1 麥克斯韋方程
2.1.1 法拉第定律
2.1.2 安培環(huán)路定律
2.1.3 電場(chǎng)的高斯定律
2.1.4 磁場(chǎng)的高斯定律
2.1.5 小結(jié)
2.2 材料媒質(zhì)中的波動(dòng)方程及其解
2.3 電磁場(chǎng)理論對(duì)于UHF RFID標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)的指導(dǎo)意義
后記
第3章 UHF RFID標(biāo)簽天線的理論基礎(chǔ)
3.1 最高功率傳輸?shù)淖杩构曹椘ヅ?br />3.1.1 共軛匹配理論的推導(dǎo)
3.1.2 實(shí)際應(yīng)用中標(biāo)簽芯片的阻抗計(jì)算
3.2 無(wú)源超高頻系統(tǒng)及標(biāo)簽的工作原理
3.3 Friis方程及雷達(dá)距離方程與標(biāo)簽識(shí)別距離的關(guān)系
3.3.1 Friis方程
3.3.2 雷達(dá)距離方程
3.4 影響UHF RFID系統(tǒng)識(shí)別距離的因素
3.4.1 標(biāo)簽天線增益對(duì)標(biāo)簽激活距離的影響
3.4.2 天線雷達(dá)截面對(duì)讀寫器檢測(cè)距離的影響
3.4.3 天線工作頻率對(duì)標(biāo)簽激活距離的影響
后記
參考文獻(xiàn)
第4章 UHF RFID標(biāo)簽天線的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
4.1 偶極子UHF RFID標(biāo)簽天線的種類
4.1.1 半波對(duì)稱偶極子天線
4.1.2 折合偶極子天線
4.1.3 彎折偶極子天線
4.2 UHF RFID標(biāo)簽天線的設(shè)計(jì)原則與過(guò)程
4.2.1 原則1：阻抗匹配
4.2.2 原則2：天線增益
4.3 UHF標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)中的關(guān)注點(diǎn)
4.4 UHF RFID標(biāo)簽的設(shè)計(jì)過(guò)程
4.5 UHF RFID標(biāo)簽設(shè)計(jì)示例
后記
參考文獻(xiàn)
第5章 雙頻帶UHF RFID標(biāo)簽天線的設(shè)計(jì)
5.1 天線雙頻帶的基本方法
5.1.1 附加諧振枝技術(shù)
5.1.2 開(kāi)槽技術(shù)
5.1.3 耦合技術(shù)
5.1.4 多模諧振技術(shù)
5.2 UHF RFID雙頻帶標(biāo)簽的設(shè)計(jì)原則與過(guò)程
5.2.1 UHF RFID雙頻帶標(biāo)簽的設(shè)計(jì)原則
5.2.2 UHF RFID雙頻帶標(biāo)簽的設(shè)計(jì)過(guò)程
后記
參考文獻(xiàn)
第6章 抗金屬標(biāo)簽的設(shè)計(jì)
6.1 抗金屬標(biāo)簽設(shè)計(jì)的基本方法
6.1.1 調(diào)整標(biāo)簽天線與金屬表面的距離
6.1.2 采用吸波材料
6.1.3 利用EBG結(jié)構(gòu)的介質(zhì)板
6.1.4 利用微帶天線結(jié)構(gòu)
6.2 UHF RFID抗金屬標(biāo)簽的設(shè)計(jì)原則與過(guò)程
6.2.1 UHF RFID抗金屬標(biāo)簽的設(shè)計(jì)原則
6.2.2 UHF RFID抗金屬標(biāo)簽的設(shè)計(jì)過(guò)程
后記
參考文獻(xiàn)
第7章 UHF RFID圓極化標(biāo)簽天線的設(shè)計(jì)
7.1 圓極化的基本概念及其實(shí)現(xiàn)方法
7.1.1 圓極化的基本概念
7.1.2 圓極化天線的實(shí)現(xiàn)方法
7.2 基于變形偶極子的圓極化標(biāo)簽設(shè)計(jì)
后記
參考文獻(xiàn)
第8章 近場(chǎng)天線
8.1 UHF近場(chǎng)工作天線的設(shè)計(jì)原則
8.2 近場(chǎng)標(biāo)簽天線結(jié)構(gòu)
8.2.1 小環(huán)形天線
8.2.2 環(huán)形裂隙諧振天線
8.2.3 長(zhǎng)形環(huán)天線
8.3 讀寫器近場(chǎng)天線設(shè)計(jì)
8.3.1 分段環(huán)天線
8.3.2 分段耦合的近場(chǎng)天線實(shí)例分析
8.3.3 分段耦合眼形近場(chǎng)天線實(shí)例分析
后記
參考文獻(xiàn)
第9章 UHF RFID標(biāo)簽天線的仿真過(guò)程
9.1 HFSS創(chuàng)建工程及運(yùn)行環(huán)境
9.2 UHF RFID標(biāo)簽天線模型設(shè)計(jì)詳細(xì)過(guò)程
9.2.1 天線模型的創(chuàng)建
9.2.2 設(shè)置邊界條件和端口激勵(lì)
9.2.3 設(shè)置求解參數(shù)
9.2.4 設(shè)計(jì)驗(yàn)證與仿真
9.2.5 創(chuàng)建圖表結(jié)果
9.2.6 參數(shù)變量?jī)?yōu)化
后記
第10章 UHF RFID標(biāo)簽的研發(fā)制作過(guò)程
10.1 RFID標(biāo)簽天線1:1圖紙的打印
10.2 制作標(biāo)簽所需要的工具
10.3 標(biāo)簽的制作過(guò)程
后記
第11章 RFID標(biāo)簽天線的測(cè)試
11.1 標(biāo)簽芯片阻抗測(cè)量
11.1.1 方法一
11.1.2 方法二
11.2 標(biāo)簽天線阻抗測(cè)量
11.2.1 鏡像法測(cè)量
11.2.2 巴倫測(cè)試方法
11.2.3 測(cè)量線法
11.2.4 掃頻長(zhǎng)線法
11.3 RFID標(biāo)簽性能測(cè)試的實(shí)現(xiàn)方法
11.3.1 基于“識(shí)別、讀、寫”的三種距離說(shuō)明
11.3.2 讀標(biāo)簽最小電場(chǎng)強(qiáng)度值（EMin_read）
11.3.3 寫標(biāo)簽電場(chǎng)最小電場(chǎng)強(qiáng)度值EMin_write
11.3.4 標(biāo)簽靈敏度
11.3.5 最大操作電場(chǎng)強(qiáng)度值（Emax）和存活電場(chǎng)強(qiáng)度值（Esurvival）
11.3.6 抗干擾能力（Pnoise）
11.3.7 標(biāo)簽移動(dòng)最大衰落率（Frate）
11.4 標(biāo)簽天線其他參數(shù)測(cè)量
11.4.1 最大讀取距離測(cè)量
11.4.2 帶寬測(cè)量
11.4.3 方向圖測(cè)量
11.4.4 雷達(dá)截面測(cè)量
后記
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   4.3  UHF標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)中的關(guān)注點(diǎn) 在這里討論幾個(gè)重要的RFID標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)要求，這些要求主要取決于標(biāo)簽的應(yīng)用情況。這些設(shè)計(jì)要求也決定了選擇RFID標(biāo)簽天線的標(biāo)準(zhǔn)。 1）天線頻帶 天線的工作頻段主要取決于該國(guó)家或地區(qū)所使用標(biāo)簽頻率的規(guī)定。例如，我國(guó)規(guī)定的超高頻RFID標(biāo)簽工作頻率為840.5~844.5MHz和920.5～924.5MHz。 2）天線的形狀和大小 天線形狀和大小必須能夠滿足標(biāo)簽順利嵌入或貼在所指定的目標(biāo)上，也需要適合印制標(biāo)簽的使用。例如，硬紙板盒或紙板箱、航空公司行李條、身份識(shí)別卡等。也就是說(shuō)，天線的形狀和大小主要取決于標(biāo)簽的使用情況和應(yīng)用環(huán)境。 3）識(shí)別范圍 標(biāo)簽的最小識(shí)別范圍通常由三個(gè)因素規(guī)定，它們分別是有效輻射功率（EIIRP）、目標(biāo)和方向性。其中，有效輻射功率通常由本國(guó)或地區(qū)的規(guī)則確定，例如，我國(guó)規(guī)定UHF RFID使用的EIRP為3.2W。標(biāo)簽的性能隨其放置目標(biāo)的不同而發(fā)生變化，或者當(dāng)其他物體靠近標(biāo)簽時(shí)其性能也會(huì)受到影響。標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)要盡可能地減小標(biāo)簽對(duì)不同目標(biāo)或環(huán)境的敏感度，并優(yōu)化標(biāo)簽的性能。識(shí)別范圍也依賴于標(biāo)簽天線的方向性，某些應(yīng)用要求標(biāo)簽天線具有指定的方向模式，如全向性或半球性覆蓋。 4）移動(dòng)性應(yīng)用要求 考慮這樣一種情況：貼有RFID標(biāo)簽的物體可能處于托盤或紙板箱中，它們被傳送帶以200m／min的速度傳輸。在這種情況下，工作頻率為915MHz的RFID系統(tǒng)的多普勒頻移小于30Hz，這通常不會(huì)影響RFID系統(tǒng)的運(yùn)行。然而，標(biāo)簽在讀寫器的識(shí)別范圍內(nèi)消耗的時(shí)間更少，所以要求RFID系統(tǒng)具有高速閱讀能力。在此情況下，必須仔細(xì)設(shè)計(jì)RFID系統(tǒng)，以便能可靠地識(shí)別移動(dòng)中的標(biāo)簽，這也對(duì)標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)提出了更高要求。 5）成本要求 由于RFID標(biāo)簽是一種低成本設(shè)備，因此標(biāo)簽天線的制造成本也就很低。這就決定了標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)和材料的選擇，以及與之相連的專用芯片的選擇。標(biāo)簽天線中的導(dǎo)體通常選用銅、鋁和導(dǎo)電油墨等材料；絕緣體則優(yōu)先選用柔性聚酯和剛性PCB介質(zhì)基底等材料，如FR4、PET等材料。 6）可靠性要求 RFID標(biāo)簽是一種可靠設(shè)備，可以承受溫度、濕度、壓力等外界條件的影響，并且在標(biāo)簽插入、打印和層疊的過(guò)程中不受到損壞。所以在天線設(shè)計(jì)時(shí)，也要求考慮這些因素的影響。

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《UHF RFID標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)、仿真及實(shí)踐》內(nèi)容豐富，系統(tǒng)全面，不僅講解了UHF RFID標(biāo)簽天線的基本原理和設(shè)計(jì)方法，而且介紹了具體仿真和實(shí)踐的方法和過(guò)程，內(nèi)容基本涵蓋了市場(chǎng)中所涉及的標(biāo)簽形式。對(duì)于從事物聯(lián)網(wǎng)RFID工作的工程師，是一本很好的參考書(shū)，也可以作為高等院校通信、電子和自動(dòng)控制類專業(yè)的教材。

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