IC腕帶芯片與RFID電子標簽天線設計

RFID電子標簽天線的設計也面臨著許多其他問題，如相應的小尺寸要求、低成本要求、標簽物體的形狀和物理特性要求、RFID電子標簽到標簽物體的距離要求、標簽物體的介電常數要求、金屬表面的反射要求、局部結構對輻射模式的影響要求等，這些都會影響RFID電子標簽天線的特性，這是RFID電子標簽設計面臨的問題。

對于近距離IC腕帶芯片系統(如13.56mHz小于10cm的識別系統)，天線一般與讀寫器集成；對于遠距離IC腕帶芯片系統(如UHF頻段大于3m的識別系統)，天線和讀寫器通常采用分離結構，讀寫器和天線通過阻抗匹配的同軸電纜連接在一起。由于結構、安裝和使用環境的變化，讀寫器產品向小型化甚至超小型化發展，讀寫器天線的設計面臨著新的挑戰。

讀寫器天線設計需要低剖面、小型化和多頻段覆蓋。對于分離式讀寫器，還將涉及天線陣的設計、小型化帶來的低效率、低增益等，這些都是國內外共同關注的研究課題。目前，已開始研究讀寫器應用的智能波束掃描天線陣列。讀寫器可以通過智能天線感知天線覆蓋區域的RFID電子標簽，增加系統覆蓋范圍，使讀寫器能夠確定目標的方向、速度和方向信息，并具有空間感應能力。

IC腕帶芯片天線的性能在很大程度上取決于芯片的復數阻抗。復數阻抗隨頻率而變化。因此，天線的大小和工作頻率限制了最大的增益和帶寬。為了獲得最佳的標簽性能，需要在設計中妥協，以滿足設計要求。在天線設計步驟中，必須嚴格監控RFID電子標簽的讀取范圍。當標簽構成變化或不同材料、不同頻率的天線進行性能優化時，通常采用可調天線設計，以滿足設計允許的偏差。

設計IC腕帶芯片天線時，首先選擇應用類型，確定RFID電子標簽天線的需求參數；然后根據RFID電子標簽天線的參數確定天線的材料，確定RFID電子標簽天線的結構和包裝后的阻抗；最后，包裝后的阻抗與天線匹配，綜合模擬天線的其他參數，使天線滿足技術指標，并使用網絡分析儀檢測指標。

由于使用環境復雜，IC腕帶芯片天線的分析方法也非常復雜，天線通常采用電磁模型和模擬工具進行分析。典型的天線電磁模型分析方法是有限元法FEM、FDTD等。矩量法MOM和時域有限差分法。模擬工具對天線設計非常重要，是一種快速有效的天線設計工具，目前在天線技術中的應用越來越多。典型的天線設計方法是模擬天線，然后模擬模型，監測天線范圍、天線增益和天線阻抗，并采用優化方法進一步調整設計，最后加工和測量天線，直到滿足要求。