IC腕带芯片与RFID电子标签天线设计

RFID电子标签天线的设计也面临着许多其他问题，如相应的小尺寸要求、低成本要求、标签物体的形状和物理特性要求、RFID电子标签到标签物体的距离要求、标签物体的介电常数要求、金属表面的反射要求、局部结构对辐射模式的影响要求等，这些都会影响RFID电子标签天线的特性，这是RFID电子标签设计面临的问题。

对于近距离IC腕带芯片系统(如13.56mHz小于10cm的识别系统)，天线一般与读写器集成；对于远距离IC腕带芯片系统(如UHF频段大于3m的识别系统)，天线和读写器通常采用分离结构，读写器和天线通过阻抗匹配的同轴电缆连接在一起。由于结构、安装和使用环境的变化，读写器产品向小型化甚至超小型化发展，读写器天线的设计面临着新的挑战。

读写器天线设计需要低剖面、小型化和多频段覆盖。对于分离式读写器，还将涉及天线阵的设计、小型化带来的低效率、低增益等，这些都是国内外共同关注的研究课题。目前，已开始研究读写器应用的智能波束扫描天线阵列。读写器可以通过智能天线感知天线覆盖区域的RFID电子标签，增加系统覆盖范围，使读写器能够确定目标的方向、速度和方向信息，并具有空间感应能力。

IC腕带芯片天线的性能在很大程度上取决于芯片的复数阻抗。复数阻抗随频率而变化。因此，天线的大小和工作频率限制了最大的增益和带宽。为了获得最佳的标签性能，需要在设计中妥协，以满足设计要求。在天线设计步骤中，必须严格监控RFID电子标签的读取范围。当标签构成变化或不同材料、不同频率的天线进行性能优化时，通常采用可调天线设计，以满足设计允许的偏差。

设计IC腕带芯片天线时，首先选择应用类型，确定RFID电子标签天线的需求参数；然后根据RFID电子标签天线的参数确定天线的材料，确定RFID电子标签天线的结构和包装后的阻抗；最后，包装后的阻抗与天线匹配，综合模拟天线的其他参数，使天线满足技术指标，并使用网络分析仪检测指标。

由于使用环境复杂，IC腕带芯片天线的分析方法也非常复杂，天线通常采用电磁模型和模拟工具进行分析。典型的天线电磁模型分析方法是有限元法FEM、FDTD等。矩量法MOM和时域有限差分法。模拟工具对天线设计非常重要，是一种快速有效的天线设计工具，目前在天线技术中的应用越来越多。典型的天线设计方法是模拟天线，然后模拟模型，监测天线范围、天线增益和天线阻抗，并采用优化方法进一步调整设计，最后加工和测量天线，直到满足要求。