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天線設(shè)計(jì)
  • 隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與智慧物流的快速發(fā)展，超高頻射頻識別系統(tǒng)在復(fù)雜場景下面臨著多標(biāo)簽精準(zhǔn)識別、金屬環(huán)境干擾、動態(tài)范圍覆蓋等多重挑戰(zhàn)。本文深入分析了當(dāng)前UHF RFID天線技術(shù)的核心發(fā)展趨勢，并結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)案例，重點(diǎn)探討了相控陣多波束技術(shù)、寬帶/雙頻段設(shè)計(jì)以及抗金屬與柔性集成三大創(chuàng)新方向。通過引入電磁帶隙結(jié)構(gòu)、超材料表面等先進(jìn)設(shè)計(jì)，我們提出的天線解決方案在增益、波束控制及環(huán)境適應(yīng)性方面實(shí)現(xiàn)了顯著提升。實(shí)踐證明，這些技術(shù)能夠有效應(yīng)對智能制造、倉儲物流等領(lǐng)域中對高可靠性、高精度識別的迫切需求，為下一代RFID系統(tǒng)的部署提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。
  • 為什么倉儲物流偏愛UHF RFID天線？ 答案在于其獨(dú)特的性能優(yōu)勢。與低頻(LF)和高頻(HF)技術(shù)相比，UHF RFID最顯著的優(yōu)勢是更遠(yuǎn)的識別距離和更高的讀取速度。 當(dāng)裝滿貨物的托盤通過倉庫大門時(shí)，UHF RFID系統(tǒng)能一次性讀取托盤上所有箱子的標(biāo)簽信息，無需逐箱掃描。這種多標(biāo)簽同時(shí)識別能力使倉儲作業(yè)效率呈幾何級數(shù)提升。 實(shí)際應(yīng)用中，UHF RFID天線可以穿透紙張、木材、塑料等非金屬包裝材料讀取內(nèi)部標(biāo)簽信息，但對金屬和液體較為敏感。為此，行業(yè)已開發(fā)出專門的抗金屬標(biāo)簽和天線設(shè)計(jì)，以應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。
  • 蛇形板載天線是無線通訊模塊應(yīng)用最廣泛的一種天線類型，應(yīng)用在藍(lán)牙、WiFi、ZigBee等對性能要求不高、但對空間要求比較高的領(lǐng)域。作為天線工程師，每次給前端電路工程師調(diào)試設(shè)計(jì)天線的時(shí)候都會好奇的問到：為啥這個(gè)天線要搞成這個(gè)形狀？為什么要選擇性的layout在PCB板的某些區(qū)域？
  • 天線作為電磁波與導(dǎo)行波的能量轉(zhuǎn)換器，其工作原理深刻體現(xiàn)了經(jīng)典電磁理論與量子物理的交融。從麥克斯韋方程組的宏觀描述到量子電動力學(xué)的微觀解釋，天線技術(shù)的發(fā)展始終推動著無線通信系統(tǒng)的性能邊界。未來隨著量子通信和6G技術(shù)的演進(jìn)，天線設(shè)計(jì)將進(jìn)入納米尺度與量子調(diào)控的新紀(jì)元。
  • 本文設(shè)計(jì)了一個(gè)新的射頻電路設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目———可用于無人機(jī)高度測量的毫米波雷達(dá)微帶天線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
  • 它是由電子標(biāo)簽(Tag/Transponder)、讀寫器(Reader/Interrogator)及中間件(Middle-Ware)~部分組成的一種短距離無線通信系統(tǒng)。
  • 隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展和日益成熟，超低功耗的無線傳感器已成為物聯(lián)網(wǎng)的重要組成單元。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通過將大量的傳感器節(jié)點(diǎn)部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，使用無線電通信方式形成一個(gè)多跳的具有動態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，目前已得到了廣泛應(yīng)用。
  • 5G智能手機(jī)的市場反應(yīng)能力在這一個(gè)新的無線技術(shù)的轉(zhuǎn)型初期是前所未有的，與之前的4G LTE演進(jìn)不同，更多的手機(jī)廠商會第一時(shí)間將新設(shè)備提供給客戶;不僅是關(guān)鍵的調(diào)制解調(diào)器套片與射頻前端(RFEE)元器件在設(shè)計(jì)周期的早期階段就可以提供給廠商，還因?yàn)檫@些解決方案都是完整的“調(diào)制解調(diào)器到天線”設(shè)計(jì)，從而進(jìn)一步加快初代5G智能手機(jī)投放市場的速度。
  • 在小功率、短距離的RFID系統(tǒng)中，需要一個(gè)通信可靠、價(jià)格低廉的天線系統(tǒng)，PCB 環(huán)型天線是比較常用的一種。
  • 電子標(biāo)簽性能的關(guān)鍵在于標(biāo)簽天線的設(shè)計(jì)，用傳統(tǒng)的天線設(shè)計(jì)技術(shù)來設(shè)計(jì)RFID標(biāo)簽天線面臨許多問題和挑戰(zhàn)。而采用仿真軟件來設(shè)計(jì)天線，可起到事半功倍的效果。用一系列圖片說明了如何用射頻仿真軟件ADS設(shè)計(jì)UHF RFID標(biāo)簽天線。
  • RFID整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈包括了標(biāo)準(zhǔn)制訂、芯片設(shè)計(jì)與制造、天線設(shè)計(jì)與制造、芯片封裝、讀寫設(shè)備開發(fā)與生產(chǎn)、系統(tǒng)集成和數(shù)據(jù)管理軟件平臺以及應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)等7個(gè)方面。
  • RFID行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈從上游到下游依次為芯片設(shè)計(jì)與制造、天線設(shè)計(jì)與制造、標(biāo)簽封裝、讀寫設(shè)備設(shè)計(jì)與制造、中間件、應(yīng)用軟件、系統(tǒng)集成。
  • 本研究基于兩個(gè)變型彎折偶極子天線，通過引入合適的饋電結(jié)構(gòu)同時(shí)進(jìn)行饋電，使天線的帶寬得以拓寬。并基于電磁仿真軟件Ansoft HFSS的仿真分析，設(shè)計(jì)并加工了一個(gè)實(shí)物天線。實(shí)測結(jié)果與仿真結(jié)果吻合良好，驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)的有效性。
  • 國內(nèi)在超高頻自動識別技術(shù)研發(fā)上滯后國際2-3年，雖形成一批專利技術(shù)，但數(shù)量較少。超高頻RFID的核心技術(shù)主要包括：防碰撞算法、低功耗芯片設(shè)計(jì)、UHF電子標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)、測試認(rèn)證等方面。
  • 這里采用多諧振的方法，通過微帶天線的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了雙頻段的覆蓋。在這種思路下，采用E形天線與倒F天線(IFA)相結(jié)合的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了一種低后瓣雙頻微帶天線。天線諧振在850 MHz和920 MHz處，VSWR=1.09，帶寬(VSWRlt;2)滿足頻段覆蓋的要求。該天線制作在2 mm厚的FR4基板上，不僅具有小的尺寸，而且便于調(diào)協(xié)，易于制作。
  • 近年來射頻識別(Radio Frequency of IdenTIficaTIo，RFID)技術(shù)的應(yīng)用逐漸廣泛，同時(shí)也倍受重視。特別是UHF頻段的RFID系統(tǒng)，由于其傳輸距離遠(yuǎn)、傳輸速率高，受到了更多地關(guān)注。典型的RFID系統(tǒng)由RFID閱讀器和標(biāo)簽兩部分組成，RFID無源標(biāo)簽依靠RFID閱讀器發(fā)射的電磁信號供電，并通過反射調(diào)制電磁信號與閱讀器通信。因此，RFID標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)的優(yōu)劣對其系統(tǒng)工作性能有關(guān)鍵的影響。
  • 應(yīng)用于復(fù)雜介質(zhì)環(huán)境下RFID天線，只要掌握了適合的設(shè)計(jì)方法，不僅易于達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)，還會使原本復(fù)雜的工作變得簡單化，設(shè)計(jì)目標(biāo)、設(shè)計(jì)周期、設(shè)計(jì)成本透明化。不要再通過制作一大堆各種形狀天線通過性能測試或試驗(yàn)，來選擇適合的天線了，因?yàn)槲覀円呀?jīng)知道什么樣的天線才是適合的。
  • 射頻識別(RFID)技術(shù)近年來得到了廣泛的重視和應(yīng)用。UHF頻段的RFID 系統(tǒng)，由于其傳輸距離遠(yuǎn)、傳輸速率高，受到了更多地關(guān)注。典型的RFID系統(tǒng)由RFID 閱讀器和標(biāo)簽兩部分組成，RFID無源標(biāo)簽依靠RFID 閱讀器發(fā)射的電磁信號供電，并通過反射調(diào)制電磁信號與閱讀器通信。因此，RFID讀寫器天線設(shè)計(jì)的優(yōu)劣對其系統(tǒng)工作性能有關(guān)鍵的影響。
  • 螺旋天線(helical antenna)是一種具有螺旋形狀的天線。它由導(dǎo)電性能良好的金屬螺旋線組成，通常用同軸線饋電，同軸線的心線和螺旋線的一端相連接，同軸線的外導(dǎo)體則和接地的金屬網(wǎng)(或板)相連接。螺旋天線的輻射方向與螺旋線圓周長有關(guān)。當(dāng)螺旋線的圓周長比一個(gè)波長小很多時(shí)，輻射最強(qiáng)的方向垂直于螺旋軸;當(dāng)螺旋線圓周長為一個(gè)波長的數(shù)量級時(shí)，最強(qiáng)輻射出現(xiàn)在螺旋旋軸方向上。螺旋天線是天線的一種，可以收發(fā)空間中旋轉(zhuǎn)的偏振電磁信號。這種天線通常用在衛(wèi)星通訊的地面站中。用非平衡饋線，比如同軸電纜來 螺旋天線連接天線，電纜中心連接在天線的螺旋部分，電纜的外皮連接在反射器上。
  • 近年來射頻識別(Radio Frequency of Identificatio，RFID)技術(shù)的應(yīng)用逐漸廣泛，同時(shí)也倍受重視。特別是UHF頻段的RFID系統(tǒng)，由于其傳輸距離遠(yuǎn)、傳輸速率高，受到了更多地關(guān)注。典型的RFID系統(tǒng)由RFID閱讀器和標(biāo)簽兩部分組成，RFID無源標(biāo)簽依靠RFID閱讀器發(fā)射的電磁信號供電，并通過反射調(diào)制電磁信號與閱讀器通信。因此，RFID標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)的優(yōu)劣對其系統(tǒng)工作性能有關(guān)鍵的影響。
  • 文章針對RFID 系統(tǒng)中的一種PCB 環(huán)型天線設(shè)計(jì)。在對天線的工作原理進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出基于13．56 MHz、200 mw 的低功率閱讀器的天線設(shè)計(jì)方法，并給出天線的設(shè)計(jì)和調(diào)試過程。
  • 射頻識別是一種使用射頻技術(shù)的非接觸自動識別技術(shù)，具有傳輸速率快、防沖撞、大批量讀取、運(yùn)動過程讀取等優(yōu)勢，因此，RFID技術(shù)在物流與供應(yīng)鏈管理、生產(chǎn)管理與控制、防偽與安全控制、交通管理與控制等各領(lǐng)域具有重大的應(yīng)用潛力。從RFID技術(shù)原理上看，RFID標(biāo)簽性能的關(guān)鍵在于RFID標(biāo)簽天線的特點(diǎn)和性能。
  • 提出了一款適用于移動終端的多入多出(MIMO)手機(jī)天線。該MIMO天線由兩個(gè)中心對稱的天線單元構(gòu)成，采用耦合饋電方式，拓展了天線帶寬，保證了天線的小型化。通過地板中間引入T型枝節(jié)，天線單元之間用中和線進(jìn)行連接，達(dá)到提高天線單元間隔離度的目的。仿真結(jié)果表明，該天線能夠覆蓋824 MHz～960 MHz和2 300 MHz～2 600 MHz兩個(gè)重要工作頻段，中和線上加載的集總電感元件能有效減小中和線的物理長度。對天線進(jìn)行了實(shí)物加工測試，實(shí)物測量結(jié)果與仿真結(jié)果比較吻合。
  • 本文提出一種微帶天線，它采用L型探針饋電來展寬天線頻帶，采用四點(diǎn)饋電技術(shù)來實(shí)現(xiàn)圓極化，采用天線罩和天線一體化設(shè)計(jì)來保證天線具有良好的環(huán)境特性和機(jī)械特性。測試結(jié)果表明該天線的阻抗帶寬達(dá)到44.3%，能夠覆蓋現(xiàn)有主要導(dǎo)航系統(tǒng)的所有工作頻段，且具有良好的寬波束特性和圓極化特性，能夠用于機(jī)載、星載和地面等場合。
  • 5G 移動網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things，簡稱 IoT)是射頻及微波行業(yè)的兩大熱點(diǎn)話題。要想在此類無線應(yīng)用領(lǐng)域取得新的進(jìn)展，就需要大幅提升數(shù)據(jù)傳輸速率，同時(shí)還需在源電子掃描陣列(active electronically scanned arrays，簡稱AESA)、相控陣天線，以及多輸入多輸出(multiple-input-multiple-output，簡稱 MIMO)技術(shù)等方面取得重大突破。
  • NFC即近場通信，它是一種非接觸式識別和互聯(lián)技術(shù)。作為一項(xiàng)新的技術(shù)，目前在手機(jī)中得以逐漸的推廣開來，具有廣闊的商業(yè)應(yīng)用前景，成為將來手機(jī)應(yīng)用的必備功能。本文側(cè)重于對手機(jī)NFC天線設(shè)計(jì)的探討，分析各種材料，走線，布局對NFC設(shè)計(jì)參數(shù)的影響，通過對NFC天集總參數(shù)的理論分析和計(jì)算并同實(shí)際測試結(jié)果相對比，進(jìn)一步的總結(jié)和驗(yàn)證NFC天線重要參數(shù)的設(shè)計(jì)，提出NFC天線的設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則和方法。
  • 研究了不同角度、不同階數(shù)的基于Koch曲線的天線性能，仿真和測試結(jié)果表明，在保持天線長度不變的條件下，隨著角度和階數(shù)的增加，天線的諧振頻率下降，而天線的方向圖依然具有半波振子的低方向性。在此基礎(chǔ)上，綜合Koch和Hilbert曲線，設(shè)計(jì)了一款尺寸為55mm×10mm的小型化電子標(biāo)簽。該標(biāo)簽天線不僅具有半波陣子的低方向性，而且簡單、便于調(diào)諧。
  • 本文簡要介紹了由13.56 MHz射頻芯片設(shè)計(jì)的RFID讀卡器，重點(diǎn)論述該讀卡器天線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。經(jīng)實(shí)踐證明，該天線具有良好的性能，使用該天線的閱讀器工作穩(wěn)定。
  • 為滿足讀寫器天線工作于840～845 MHz和920～925 MHz兩個(gè)頻段的要求，如果直接采用微帶天線設(shè)計(jì)，則存在著天線的頻帶比較窄，不能滿足兩個(gè)頻段要求的缺點(diǎn)。一種新的設(shè)計(jì)思路是設(shè)計(jì)一款雙頻帶微帶天線，使其兩個(gè)頻帶分別覆蓋840～845 MHz和920～925 MHz兩個(gè)頻段。這樣做的好處是既滿足了雙頻段的要求，又在一定程度上過濾了兩頻段間的干擾和噪聲進(jìn)入讀寫器的接收系統(tǒng)。
  • 太赫茲(THz)波是一種頻率高于微波而低于紅外光的電磁波，1 THz=1012 Hz。上世紀(jì)八十年代以來，微型半導(dǎo)體技術(shù)、超快光電子技術(shù)發(fā)展迅速，高性能太赫茲波源和檢測設(shè)備研制成功，太赫茲波技術(shù)取得了長足的進(jìn)步。物質(zhì)的太赫茲譜信息豐富且分辨率高[1-3]，太赫茲電磁波在環(huán)境保護(hù)監(jiān)控、成像與檢測、疾病診斷、天文研究、高速寬帶移動通信、軍用偵察設(shè)備等領(lǐng)域都具有巨大的應(yīng)用價(jià)值[4-7]。
  • 筆者使用Rogers RO4350B成功地設(shè)計(jì)了一系列24GHz微帶陣列天線，均已應(yīng)用于公司上市產(chǎn)品，因此就其應(yīng)用總結(jié)了一些設(shè)計(jì)技巧。
  • 為了使RFID在物流業(yè)中有更好的應(yīng)用，分別采用雙點(diǎn)饋電和結(jié)構(gòu)變形的方法，設(shè)計(jì)并仿真了雙饋電點(diǎn)圓形貼片天線和寬帶雙極化全向變形倒L天線。經(jīng)HFSS仿真得出，在中心頻率點(diǎn)為2．85 GHz時(shí)，雙饋電點(diǎn)圓形貼片天線獲得了雙極化，變形倒L天線獲得了32．3％(VSWR<2)的寬帶。