互联网的核心技术 .pdfVIP

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,是在互联网的基础上延伸和扩展的网络;第二,其用户终端扩展到了任

何物品与物品之间,进行信息交换和通信things”,即“联网的核心和基

础仍然是互联网物物相连的互联网”。这有两层含义:第一,物。严格来

说,物联网的定义是:通过射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定

位系统、激光扫描仪等信息传感设备,按约定的协议把任何物品与互联网

连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控

和管理的一种网络。

物联网中非常重要的技术就是RFID技术。以简单

RFID系统为基础,结合已有的网络技术、数据库技术、中间件技术等,构

建一个有大量联网的阅读器和无数移动的标签组成的,比Internet更为庞

大的物联网成为RFID技术发展的趋势。互联网的核心技术——天线

物联网的概念是在1999年提出的。它的英文全称是“TheInternetof

RFID天线是一种以电磁波形式把前端射频信号功率接收或辐射出去的装

置,是电路与空间的界面器件,用来实现导行波与自由空间波能量的转化。在

RFID系统中,天线分为电子标签天线和读写器天线两大类,分别承担接收能量

和发射能量的作用。RFID天线的增益和阻抗特性会对RFID系统的作用距离等

产生影响,RFID系统的工作频段反过来对天线尺寸以及辐射损耗有一定要求。

所以RFID天线设计的好坏关系到整个RFID系统的成功与否。

1近场天线,对于LF和HF频段,系统工作在天线的近场,标签所需的能量都

是通过电感耦合方式由读写器的耦合线圈辐射近场获得,工作方式为电感耦合。

2远场天线,对于超高频和微波频段,读写器天线要为标签提供能量或唤醒有源

标签,工作距离较远,一般位于读写器天线的远场。

3偶极子天线,偶极子天线,也称为对称振子天线,由两段同样粗细和等长的直

导线排成一条直线构成。信号从中间的两个端点馈入,在偶极子的两臂上将产生

一定的电流分布,这种电流分布就会在天线周围空间激发起电磁场.一般在RFID

电子标签中使用的是曲折型的折合偶极子天线。

4微带贴片天线,微带贴片天线通常是由金属贴片贴在接地平面上一片薄层,微

带贴片天线质量轻、体积小、剖面薄,馈线和匹配网络可以和天线同时制作,与

通信系统的印刷电路集成在一起,贴片又可采用光刻工艺制造,成本低、易于大

量生产。

RFID天线设计的要点:RFID天线结构和环境因素对天线性能有很大影响。天线

的结构决定了天线方向图、阻抗特性、驻波比、天线增益、极化方向和工作频段

等特性。天线特性也受所帖附物体形状及物理特性的影响。例如,磁场不能穿透

金属等导磁材料,金属物附近磁力线形状会发生改变,而且,由于磁场能会在金属

表面引起涡流.由楞次定律可知,涡流会产生抵抗激励的磁通量,导致金属表面磁

通量大大衰减.读写器天线发出的能量被金属吸收,读写距离就会大大减小。另

外,液体对电磁信号有吸收作用,弹性基层会造成标签及天线变形,宽频带信号

源(如发动机、水泵、发电机)会产生电磁干扰等,这些都是我们设计天线时必

须细致考虑的地方。目前,研究领域根据天线的以上特性提出了多种解决方案,

如采用曲折型天线解决尺寸限制,采用倒F型天线解决金属表面的反射问题等。

天线的目标是传输最大的能量进出电路,这就需要仔细的设计天线和自由空间以

及其电路的匹配,天线匹配程度越高,天线的辐射性能越好。当工作频率增加到

超高频区域的时候,天线与标签芯片之间的匹配问题变得更加严峻。在传统的天

线设计中,我们可以通过控制天线尺寸和结构,使用阻抗匹配转换器使其输入阻

抗与馈线相匹配。

天线设计流程:因为微带天线的性能指标与天线的微带单元尺寸、基板尺寸、馈

电点位置等密切相关,而这些参数又直接由RFID系统的工作频率、基片介电系

数、基片厚度、馈电方式决定。在选定基片介电系数和基板厚度、馈电方式之后,

根据文献[7]中相关公式,计算出贴片尺寸、馈电点的位置。一般天线的开发基

于的是50或75欧姆阻抗,而在RFID系统中,芯片的输入阻抗可能是任意值,

并且很难在工作状态下准确测试,天线的设计也就难以达到最佳。

RFID电子标签天线设计:使用天线的目的,是通过天线传输最大的能量进出标

签芯片,这将需要设计精细的天线以提高性能,还要兼顾相连标签阻抗的匹配,

通常输入阴抗是50欧姆。为了增加传输距离和缩小天线尺寸,UHF天线的研究

是重点。标签天线特性会受到所识特体的形状、材质以及物理特性的影响,这都

将直接影响天线的性能。在进行

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