RFID技术（无线射频识别技术）是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，无需人工干预。RFID天线是RFID系统中不可或缺的组成部分，它负责与标签芯片之间进行无线通信。随着RFID技术的发展，其工作频率已经覆盖了从低频（LF）、高频（HF）到超高频（UHF）甚至微波（MW）区域，这就意味着天线设计面临着更多的挑战，特别是天线与标签芯片之间的匹配问题在微波区域变得更加严峻。
RFID天线根据应用频率的不同可以分为不同的类型。例如，在435MHz, 2.45GHz和5.8GHz频段使用的RFID系统中，天线设计将有所区别。这些天线的设计必须考虑到尺寸的限制，因为随着工作频率的提高，波长变短，天线尺寸相应减小。小尺寸天线的增益有限，全向天线的峰值增益一般在0到2dBi之间，而方向性天线的增益可以高达6dBi。增益大小直接影响天线的作用距离，即标签与读取器之间的有效通信范围。
RFID天线的极化特性也是设计时需要重点考虑的。常见的极化方式包括线极化和圆极化。线极化天线易于设计和制造，但对标签的方向性敏感，这在某些应用场合会导致通信问题。圆极化天线则不受标签方向性的影响，因此在读卡机端常采用圆极化的设计，以保证稳定的信号接收。
阻抗匹配是RFID天线设计中的关键问题。为了达到最大功率传输，天线的输出阻抗必须与其连接的芯片输入阻抗相匹配。虽然传统的天线设计常常与50欧姆或70欧姆的阻抗匹配，但在某些情况下，天线的特性阻抗可以是其他值，如缝隙天线的阻抗可以是几百欧姆，而折叠偶极子的阻抗可以是一个标准半波偶极子阻抗的20倍。印刷贴片天线能够提供较宽范围的阻抗，通常在40到100欧姆之间。正确的阻抗匹配对于保证RFID系统的性能至关重要。
RFID系统中的天线还可能受到临近物体的影响，导致返回损耗降低，进而影响系统的性能。全向天线尤其容易受到此类影响，而方向性强的天线则更能够抵抗这种干扰。此外，物体的介电常数会改变天线的谐振频率，例如塑料瓶中的水会降低天线的谐振频率。物体与天线距离小于62.5mm时，返回损耗可能导致的插入损耗高达3.0dB，而自由空间的插入损耗仅为0.2dB。
在实际应用中，RFID天线的局部结构也会影响其性能。在仓库环境中，由于天线和标签天线的辐射模式可能因为周边物品的存在而发生失真，导致性能下降。为了减少这种影响，有时会在标签上贴多个天线。门禁系统中的天线设计通常采用较短作用距离的无源标签，以减少辐射模式失真对系统性能的影响。
RFID天线设计的另一个重要方面是增益和标签芯片类型。增益高，使用有源芯片可以显著提高作用距离。根据电磁场的辐射强度是否符合UK标准，作用距离可达1米左右，使用WHO标准则适用范围更广，但作用距离减半。在2.45GHz的无源情况下，优化RFID天线阻抗环境后，使用距离大约是1米。如果有源芯片，作用距离可以显著增长，达到5到10米。
总结RFID天线设计的要点，全向天线在标签中的应用应尽量避免，方向性天线因其具有更少的辐射模式和返回损耗的干扰而更适合使用。在设计天线时，除了考虑其特性阻抗与自由空间的匹配，还应该考虑与特定应用场合的匹配，以确保系统的稳定性和可靠性。在仓库环境中，除非使用有源标签，否则天线的辐射模式将严重失真，此时门禁系统配合短作用距离的无源标签可能是一个好的选择。尽管门禁系统的成本较高，但从整体成本和效率来看，其优势显而易见。
