标签是RFID应用技术的主要组成部分，RFID标签的性能通常决定整个应用技术方案的有效性和实施性，因此RFID技术的实施中大多以解决RFID标签性能为主导。标签的组成可分为芯片和天线两大组成部分，标签的性能及其性能分析也是从这两个组成部分展开。然而在芯片型号定型后，天线的性能及与芯片的匹配性也就决定了标签的性能，因此天线的设计为标签设计主题部分。
　　目前关于RFID标签天线的设计已有较多的文献，但很少关于标签实际应用中复杂材料环境下的设计与测量的文献。本文着重介绍了复杂材料环境条件下进行天线的设计与测量方法，并结合工程实施例加以说明。
　　2 &RFID标签天线设计理论
　　RFID标签天线的设计通常指在给定天线工艺条件下，针对具体应用要求，在规定尺寸范围内进行设计与芯片相匹配的天线。在实际设计工程中主要解决规定的尺寸范围及工作环境件下天线的与芯片在工作频段达到共轭匹配。除了天线设计外，还要关注天线辐射效率、极化方向及辐射方向图等参数。
　　2.1天线的基础知识
　　天线是一种能量转换装置，即把导行波与空间辐射波相互转换的装置。天线周围的场强分布一般都是离开天线距离和角坐标的函数，通常根据离开天线距离的不同，将天线周围的场区划分为感应场区、辐射近场区和辐射远场区。
　　图2.1天线周围的场区
　　图2.1(a)所示电尺寸小的偶极子天线其感应场区的外边界是&/2&。这里，&是指工作波长。图2.1(b)所示电尺寸大的孔径天线的辐射场区又分为近场区和远场区。
　　天线一般都有两方面的特性：特性(输入、效率、频带宽度、匹配程度等)和辐射特性(方向图、增益、极化、等)。天线的测量就是用实验方法测定和检验天线这些参数特性。
　　2.2标签天线设计的一般步骤
　　根据设计要求(标签尺寸、工作频带、 匹配芯片、应用条件等由要求提出)，确定设计方案及目标参数，建立天线模型，并对天线模型进行仿真计算。再根据仿真计算结果进行调整设计模型，以达到预期目标参数。天线的设计通常是条件确定的，即各类材料参数、结构分布均为已知，否则设计无从入手。RFID标签应用范围广，通常材料的介电常数等不能确定，天线在此环境下的输入阻抗及其他参数成为未知，这就需要通过测试确定其参数。
　　2.3标签天线的等效测量
　　从标签天线的一般设计方法可见，设计之关键是测试。 RFID标签天线分为HF和UHF，HF的天线通常可忽略介电影响，可直接通过电桥或阻抗分析仪测量其及分布。UHF标签天线的精确测量较难实现，通常以等效测量方式以实现。下面就介绍两种适用于UHF RFID标签设计的测量方法：
　　2.3.1.谐振法测量等效介电常数
　　UHF标签天线输入阻抗对材料比较敏感，当贴附在不同材料上时，其阻抗变化量通常存在较大差异。等效介电常数是指把复合材料等效成一均质材料，把复合材料对天线的综合影响等效成均质材料影响。
　　如图2.2(a)一款通用型UHF RFID标签天线，其空气介质条件下仿真计算输入阻抗曲线如图2.2(b)，使用磁探针实测空气介质条件下天线耦合功率曲线如图2.2(C)。
　　图2.2(a)
　　图2.2(b)
　　图2.2(c)
　　由图2.2(b)输入阻抗曲线图，天线输入阻抗的实部在940M附近达到最大值与2.2(c)中耦合功率曲线图940MHz附近最小值相对应，通常我们说天线在940MHz谐振。下面就举例通过谐振频率法来推算标签所贴附的复合板的等效介电常数。
　　图2.3(a)
　　图2.3(b)
　　图2.2(a)所示标签天线贴附于某复合板上时，实测耦合功率曲线如图2.3(a)，可以看到耦合功率最小值飘移至780MHz附近，即天线的谐振频率变为780MHz。
　　按照复合板尺寸进行仿真计算，当复合板的介电常数设置为3.4时，天线输入阻抗仿真计算实部最大值落在780MHz，如图2.3(b)，复合板介电常数等效为3.4。复合板等效介电常数已确定，即可按正常设计方法进行设计标签天线。
　　2.3.2.缩尺模型技术应用与比例测量法
　　缩尺模型技术是指在满足一定条件下，将天线按一定缩尺比例缩小(或放大)，其特性参数也满足这一比例呈函数变化。缩尺模型技术通常为了便于测试，制作适于测试的模型进行等效测试，RFID标签天线的设计测量也可以直接采用缩尺模型技术进行等效测量。本文对缩尺模型测量技术原本用法不再展开讨论，本文从另一个角度展开缩尺模型技术的应用。
　　我们由图2.2(a)所示天线在空气中及贴附于复合板上两种环境下其输入阻抗曲线形状相同，位置及数值存在一定逻辑关系，与缩尺模型技术存在一定的相似性。由图2.2(b)和2.3(b)可推算出贴附于复合板材上时天线的输入阻抗频率乘以1.2与空气介质时近似。即我们可以通过测量两种环境下的天线的谐振频率，得到频率变化系数为1.2。
　　K=F空/F介=0.94/0.78=1.2
　　假设我们要设计一款尺寸与2.2(a)所示相同的标签天线，贴附于前面所指的复合板材上，要求其特性参数与2.2(a)所示天线在空气条件下相近。按照要求调整天线结构得到如图2.4所示天线，使其空气介质条件下输入输入阻抗曲线与图2.2(b)的1.2比例相近。图2.5为图2.4所示天线仿真计算输入阻抗，基本接近1.2比例要求。
　　通过比例测算法可直接确定在复杂环境下设计目标，较等效介电常数测算法更快捷，工作量减小，该方法在实际工程设计中实用性较高。
　　2.4标签天线设计频带的确定
　　UHF RFID因每个国家的频段标准不同，因此标签天线设计，首先要根据要求确定设计频带。应用天线等效测算法进行天线设计，天线设计频带还要乘以比例系数K。如要求设计一款用于美国，附着于常见药瓶的RFID标签。已知药瓶通过测试计算出频率变化比例K=1.19，因美国频率段标准为902-928MHz，
　　所以确定设计频带为：
　　in=Fmin标&K=902&1.19=1073MHz
　　Fmax=Fmax标&K=928&1.19=1104MHz
　　即设计频带为MHz，只要使天线在这个频带的特性参数达到目标值却可。
　　应用天线等效测算法进行天线设计，可以省去较多仿真计算工作，特别是明确在简单条件(纯天线)下的频带，这会使原本复杂的计算简单化。
　　2.5动态阻抗匹配的设计
　　芯片在未开启状态下通常可等效成容阻电路，即并联电路。如一款芯片标称值为0.85PF，2K&O，则其输入阻抗为
　　Z=(jR/&C)/( R+1/j&C)=(1-j&CR2)R/[1+(&CR)2]
　　芯片输入阻抗曲线如图2.6。
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主要的UHF RFID 标签芯片
摘要：超高频标签芯片产品大量发布于年，主要生产厂商包括：STM、NXP、Impinj、Alien，其特点是：性能卓越和支持EPC Class1 Gen2标准
超高频标签芯片产品大量发布于年，主要生产厂商包括：STM、NXP、Impinj、 Alien等。国外主流产品总体具有以下特点：1）性能卓越，如Impinj、Alien、NXP等产品能达到较高的读写距离和读写速度；2）主流超高频RFID芯片支持EPC Class1 Gen2标准。
1、Impinj(英频捷)
Impinj的UHF标签芯片在全球市场处于领导地位。
Monza2为Impinj公司2005年4月推出的一款超高频RFID芯片，符合EPCglobal的超高频Gen 2标准、符合ISO 18000-6C标准及ISO 15963 标识标准；十年十万次的擦写周期；抗干扰能力强可在密集性环境下工作；支持所有Gen 2标准指令，包括写入，锁定和删除；工作温度-40~+65 ℃，存储温度-40~+85℃。
Monza3是Impinj公司的一款高灵敏性超高频RFID芯片，延续了Impinj在抗干扰性能上的领导地位。Monza3抗干扰性的提高实现了在读写器信道选择上从未有过的灵活性，读取数据的可靠性在密集读写模式应用上有很大的提高。主要特点包括：符合EPCglobal Gen2和ISO18000-6C标准；工作频率为860~960MHZ；50年10万次的擦写周期；读的灵敏度可达-15.2dBm，写的灵敏度可达 -12dBm；支持所有Gen2标准指令，包括写入，锁定和删除；抗干扰能力强可在密集性环境下工作；工作温度为-40~+85℃。
Impinj在2010年、2011年初分别推出了Monza4和Monza5 RFID标签芯片。
Alien的超高频标签芯片在亚太市场是处于领先地位。
Alien Higgs系列超高频RFID标签芯片采用了高集成度单芯片设计，2008年6月获得EPCglobal Class 1 Gen 2认证。经历了四代RFID芯片的设计，2008年4月Alien推出了 Higgs3第五代产品，该芯片采用了CMOS工艺和EEPROM内存技术，强化了认证和安全性能，其读卡距离更是达到10米（配合适当的读卡器）。
3、NXP(恩智浦半导体)
NXP在高频RFID市场具有绝对地位。
NXP开发的UCODE EPC Gen2（SL3 ICS1001）是一款符合 EPCGlobal 超高频率（UHF）电子产品代码(EPC) 1类(Class1) 2代(G2)标准的芯片，通过灵活实施应用现场识别符（AFI），支持 EPCGlobal Class1 Gen2和 ISO 18000-6C 编码结构。UCODE EPC Gen2 具有224位用户内存和64位标签识别符。
4、STMicroelectronics(意法半导体)
XRA00是意法半导体公司2004年推出的一个超高频RFID芯片，可用于供应链和后勤管理，符合EPCgloble 1.0标准。主要特点包括：低功耗设计；与读卡器的操作距离达到10米；工作频率866-868MHz（欧洲）和902-928MHz（美国）；接收信号是异步脉宽调制（PWM）脉冲编码的50%到100%幅度键控（ASK）调制信号，应答为双相空间编码信号；内含带锁存的128位EEPROM和 96位EPC；具有库存、读取、编程和擦除功能；提供删除命令；采用标准30ms编程时间；可循环擦写10000次以上；数据可保存40年以上。
5、国内公司
国内研发标签芯片公司有上海坤锐、惠州恒睿等，其中上海坤锐的Qstar-35已是其第三代产品，性能可达到世界领先水平。君，已阅读到文档的结尾了呢~~
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发布时间：
10:57:22&&有效期至：长期有效
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应用说明：
超高频电子标签（UHF），基于超高频的无源RFID收发装置，在塑料、木材和金属等不同的表面,都具有优秀的传输性能，根据这种标签的物理封装设计，可以应用在有物质泄漏和化学腐蚀的特殊场所。
&&&&& 意联科技致力于制造可靠，低成本RFID标签，为托盘，箱子和单品即标签提供一个款范围的EPC兼容的UHF解决方案。 使用意联科技的Higgs系列UHF RFID芯片可以大批量低成本的制造高性能的EPC（电子产品编码，EPC）Cass1 Gen2标签。
&&& 意联科技的世界标签是设计工作在为全球范围内（从860到960MHz）提供一个准确的较好的性能，使每一个标签都可以成功的跨越美洲、欧洲、亚洲和非洲以及他们独有的工作频率下的地方。意联科技的世界标签可以随着制造的产品从一个洲运到世界各地而只使用单一的RFID标签类型- 这种标签可以提供在全球都有相同的表现和一致的性能。
&&&&& 小型标签是理想的针对高要求应用需求一个小体积产品，如单品级贴标。这些标签可以被纳入包装中，并利用金属部件来扩展其读取的范围。
ALN-9640 - &Squiggle&& Inlay
世界领先的Squiggle标签在多种多种应用场合有着优异的性能，包括箱包，货盘和行李。
频段：860-960MHz
符合EPCglobal Class 1 Gen 2 (版本 1.2.0) 标准
ISO-18000-6C 标准
天线尺寸: 95mm x 8.2mm
采用是世界领先的具有800位非易失性储存器的Higgs-3芯片，包括:
一个32 位不可更改的 TID
一个用于防伪和认证的64位不可更改和唯一的TID
一个可以从96位扩展到480 位的EPC储存区
一个512位的用户储存区
访问及访问口令
支持所有强制和可选命令，包括单品级命令
订制命令包括隐藏数据
Available in high-yield, high-capacity rolls for high-volume converting processes.
ALN-9662 - &Short&
Superb general performance inlay for applications with geometric constraints. Great choice for apparel hang tags, cases and pallet placard labels.
频段：860-960MHz
符合EPCglobal Class 1 Gen 2 (版本 1.2.0) 标准
ISO-18000-6C 标准
天线尺寸: 70mm x 17mm
采用是世界领先的具有800位非易失性储存器的Higgs-3芯片，包括:
一个32 位不可更改的TID
一个用于防伪和认证的64位不可更改和唯一的TID
一个可以从96位扩展到480 位的EPC储存区
一个512位的用户储存区
访问及访问口令
支持所有强制和可选命令，包括单品级命令
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Available in high-yield, high-capacity rolls for high-volume converting processes.
ALN-& Inlay
A high performance inlay originally designed for baggage tags and smaller form factor applications such as apparel tags and plastic pharmaceutical pill bottles.
频段：860 - 960MHz
符合EPCglobal Class 1 Gen 2 (版本 1.2.0) 标准
ISO-18000-6C标准
天线尺寸: 44mm x 46mm
采用是世界领先的具有800位非易失性储存器的Higgs-3芯片，包括:
一个32 位不可更改的TID
一个用于防伪和认证的64位不可更改和唯一的TID
一个可以从96位扩展到480 位的EPC储存区
一个512位的用户储存区
访问及访问口令
支持所有强制和可选命令，包括单品级命令
订制命令包括隐藏数据
Available in high-yield, high-capacity rolls for high-volume converting processes.
ALN-9654 &G& Inlay
Designed for ultra-high performance in demanding applications. Excellent choice for high dielectric materials such as high density plastic totes and pallets,&or&windshield glass.
频段：&860 - 960MHz
符合EPCglobal Class 1 Gen 2 (版本 1.2.0) 标准
ISO-18000-6C标准
天线尺寸: 93mm x 19mm
采用是世界领先的具有800位非易失性储存器的Higgs-3芯片，包括:
一个32 位不可更改的TID
一个用于防伪和认证的64位不可更改和唯一的TID
一个可以从96位扩展到480 位的EPC储存区
一个512位的用户储存区
访问及访问口令
支持所有强制和可选命令，包括单品级命令
订制命令包括隐藏数据
Available in high-yield, high-capacity rolls for high-volume converting processes.
ALN-9629 - &Square& Inlay
Designed for compact, item level applications. Excellent choice for pharmaceuticals&or&apparel hang tags.
频段：860 - 960MHz
符合EPCglobal Class 1 Gen 2 (版本 1.2.0) 标准
ISO-18000-6C&标准
天线尺寸: 22.5mm x 22.5mm
采用是世界领先的具有800位非易失性储存器的Higgs-3芯片，包括:
一个32 位不可更改的TID
一个用于防伪和认证的64位不可更改和唯一的TID
一个可以从96位扩展到480 位的EPC储存区
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