基于 U2270B 的射频识别系统天线设计
近年来,自动识别方法在服务领域、货物销售、后勤分配、商业、生产企业和材料流通等领
域得到了快速的发展,而其中的射频识别技术更是发展迅速,已逐步成为一个独立的跨学科
的专业领域,主要包括高频技术、半导体技术、电磁兼容技术、数据安全保密技术、电信和
制造技术等。天线作为射频识别系统设计的关键器件直接影响着系统的性能。
1 射频识别系统的原理
射频识别系统(RFID)一般由阅读器(PCD)和应答器(PICC)两部分组成。一台典型的阅读
器包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及与应答器连接的耦合元件[1]。应答器是
射频识别系统真正的数据载体。通常,应答器由耦合元件以及微电子芯片组成。应答器没有
自己独立的供电电源,只是在阅读器的响应范围之内,接收来自阅读器的射频电源。应答器
工作所需的能量,如同时钟脉冲和数据一样,是通过耦合单元非接触传输而获得的[2],因
此,实现耦合的元件——天线,在本系统中具有关键作用。天线的设计直接关系到系统的通
信距离和数据传输的可靠性。下面主要以射频基站芯片 U2270B 为例,讨论射频识别系统
的天线设计。
在 RFID 系统中有两个 LC 电路:由基站线圈和连接电容组成的 LRCR 电路以及由应答
器线圈和连接电容组成的 LTCT 电路。在单线圈系统中,要求两个 LC 电路调谐在相同的谐
振频率上。如果基站和应答器的谐振频率不匹配,零调制就会产生,从而降低系统的性能。
在系统设计成型后,天线的电感是固定的,因此要改变 LC 电路的谐振频率,只有调节回路
中的电容量。
阅读器基站天线是由电感、电容和电阻组成的串联谐振电路,如图 1 所示。其特性用谐
振频率 fo 和 Q 因子表示[3]。fo 是 RFID 系统的工作频率,由天线的电感和电容共同决定,
可以由式(1)来计算:
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