據麥克斯韋電磁場理論，變化的電場在其周圍空間要產生變化的磁場，而變化的磁場又要產生變化的電場。這樣，變化的電場和變化的磁場之間相互依賴、相互激發并交替產生，并以一定速度由近及遠地在空間傳播出去。

電磁波不同于機械波，它的傳播不需要依賴任何彈性介質，它只靠“變化電場產生變化磁場，變化磁場產生變化電場”的機理來傳播。當電磁波頻率較低時，主要借由有形的導電體才能傳遞；當頻率逐漸提高時，電磁波就會外溢到導體之外，不需要介質也能向外傳遞能量，這就是一種輻射。

在低頻的電振蕩中，磁電之間的相互變化比較緩慢，其能量幾乎全部返回原電路而沒有能量輻射出去。然而，在高頻率的電振蕩中，磁電互變甚快，能量不可能返回原振蕩電路，于是電能、磁能隨著電場與磁場的周期變化以電磁波的形式向空間傳播出去。

因此，每一段流過高頻電流的導線都會有電磁輻射。有的導線用作傳輸，就不希望有太多的電磁輻射損耗能量；有的導線用作天線，就希望能盡可能地將能量轉化為電磁波發射出去。于是就有了傳輸線和天線。無論是天線還是傳輸線，都是電磁波理論或麥克斯韋方程在不同情況下的應用。

對于傳輸線，這種導線的結構應該能傳遞電磁能量，而不會向外輻射；對于天線，這種導線的結構應該能盡可能將電磁能量傳遞出去。不同形狀、尺寸的導線在發射和接收某一頻率的無線電信號時，效率相差很多，因此要取得理想的通信效果，必須采用合適的RFID天線才行。

RFID天線是RFID系統中必不可少的元素，因為它們將RFID讀寫器的信號轉換為可以被RFID標簽接收的RF波。如果沒有某種類型的RFID天線（無論是集成的還是獨立的），RFID讀寫器就無法正確地向RFID電子標簽發送和接收信號。

與RFID閱讀器不同，RFID天線是被動裝置，它通過RFID讀寫器接收功率。當RFID讀寫器的能量傳輸到天線時，天線會產生RF場，之后RF信號就會傳輸到附近的標簽。RFID天線在特定方向上產生波的效率稱為天線增益。簡而言之，增益越高，天線將具有越強的RF場和更廣的范圍。

RFID天線沿水平或垂直平面發出RFID波，這被描述為天線的極性。如果RF場是水平面，則將其描述為水平線性，并且相同原理適用于創建垂直平面的RFID天線。天線的極性可能會嚴重影響系統的讀取范圍。最大化讀取范圍的關鍵是確保天線的極性與RFID標簽的極性對齊。如果這些不匹配，例如垂直線性極化天線和帶有水平線性極化天線的標簽，則會嚴重降低讀取范圍。

圓極化天線發射在水平和垂直平面之間連續旋轉的波，以通過允許在多個方向讀取RFID標簽來為應用程序提供增強的靈活性。但是，由于能量在兩個平面。

在無線通信系統中，需要將來自發射機的導波能量轉變為無線電波，或者將無線電波轉換為導波能量，用來輻射和接收無線電波的裝置稱為天線。發射機所產生的已調制的高頻電流能量（或導波能量）經饋線傳輸到發射天線，通過天線將轉換為某種極化的電磁波能量，并向所需方向出去。到達接收點后，接收天線將來自空間特定方向的某種極化的電磁波能量又轉換為已調制的高頻電流能量，經饋線輸送到接收機輸入端。

綜上所述，RFID天線應有以下功能：

1、天線應該能將導波能量盡可能多地轉變為電磁波能量。這就要求天線是一個良好的電磁開放系統，其次要求天線與發射機或接收機相匹配。

2、天線應該能發射或接收規定極化的電磁波，即天線有適當的極化。

3、天線應該使電磁波盡可能集中于確定的方向上，或對確定方向的來波最大限度的接受，即方向具有方向性。

4、天線應該有足夠的工作頻帶。

饋線系統是把天線和發射機或接收機連接起來的系統。饋線的形式隨頻率的不同而分為又導線傳輸線、同軸線傳輸線、波導或微帶線等。所以，饋線實際上就是傳輸線。

天線的基本功能就是能量轉換和定向輻射，所謂天線的電參數，就是能定量表征其能量轉換和定向輻射能力的量。

天線的電參數

極化特性：

是指天線在最大輻射方向上電場矢量的方向隨時間變化的規律。

極化方向：

就是天線電場的方向。天線的極化方式有線極化方式有線極化(水平極化和垂直極化)和圓極化(左旋極化和右旋極化)等方式。

什么圓極化？

在經典的電磁波傳播圖，不過此時的電場大小始終不變，但是方向圍繞著x軸不變旋轉變化，但在任何一個平面上的投影都是一個正弦波，有點類似我們對信號的處理中輻度不變，但相位在不斷變化。此時，從原點向傳播方向去看電場，看到的就是一個圓，這種極化就是圓極化。當然，向左旋轉就是左旋極化，向右旋轉就是右旋極化。

什么線極化？

在經典的電磁波傳播圖，電場在一個平面以正弦波傳播，磁場在電場的正交平面也以正弦波傳播，我們從起點沿著傳播方向去看電場，看到的就是一段短線，這種極化就是線極化。

那么，線極化的方向如何確定呢？當高頻電流通過天線時，會在天線上產生高頻電壓，形成高頻電場，這個電場方向一般與天線的走向一致，即線極化的極化方向是與天線的走向一致的。如果天線是水平方向架設的導線，產生的電場也是水平方向的，叫它“水平極化”天線；如果天線是垂直于地面架設的導線，產生的電場也是垂直方向的，叫它“垂直極化”天線。

只有收信天線的極化方向與所接收電磁波的極化方向一致才能感應出最大的信號來。

因此，對于圓極化，無論收信天線的極化方向如何，感應出的信號都是相同的，不會有什么差別（電磁波在任何方向上的投影都是一樣的）。所以，采用圓極化方式，使得系統對天線的方位（這里的方位是天線的方位，和前面所提到的方向系統的方位是不同的）敏感性降低。因而，大多數應用都采用了圓極化RFID天線。

而對于線極化，當收信天線的極化方向與線極化方向一致（電場方向）時，感應出的信號最大（電磁波在極化方向上投影最大）；隨著收信天線的極化方向與線極化方向偏離越來越多時，感應出的信號越小（投影不斷減小）；當收信天線的極化方向與線極化方向正交（磁場方向）時，感應出的信號為零（投影為零）。線極化方式對天線的方向要求較高。當然在實際條件下，電磁波傳播途中遇到反射折射，會引起極化方向偏轉，有時一個信號既可以被水平天線接收，也可以被垂直天線接收，但無論如何，天線的極化方向常常是需要考慮的重要問題。

主瓣寬度：

是衡量天線的最大輻射區域的程度的物理量，越寬越好。

旁瓣電平：

是指離主瓣最近且電平最高的第一旁瓣的電平。實際上，旁瓣區是不需要輻射的區域，所以其電平越低越好。

（天線輻射的主瓣旁瓣類似方波信號的頻譜圖）

天線的方向性：

是衡量天線將能量向所需方向輻射的能力。

方向系數：

是在離天線某一距離處，天線在最大輻射方向上的輻射功率流密度與相同輻射功率的理想無方向性天線在同一距離處的輻射功率流密度之比。這是方向性中最重要的指標，能精確比較不同天線的方向性，表示了天線集束能量的電參數。

天線效率：

為天線輻射功率與輸入功率之比。

常用天線的輻射電阻R來試題天線輻射功率的能力。天線的輻射電阻是一個虛擬的量，定義如下：設有一電阻R，當通過它的電流等于天線上的最大電流時，其損耗的功率就等于其輻射功率。顯然，輻射電阻的高低是衡量天線輻射能力的一個重要指標，即輻射電阻越大，說明天線的輻射能力越強。

增益系數：

是綜合衡量天線能量轉換和方向特性的參數，可以定義為：方向系數與天線效率的乘積，記為：D為方向系數，為天線效率。可見，天線方向系數和越高，則增益系數也就越高。

物理意義：天線的增益系數描述了天線與理想的無方向性天線相比在最大輻射方向上將輸出功率放大的倍數。也可以這樣通俗地理解，為定向天線與理想全向天線（其輻射在各方向均等）在一定的距離上的某點處產生一定大小的信號之比。

輸入阻抗：

只有當天線本身的阻抗與發信機的阻抗相等是，才能得到最大的發射功率！

對于高頻信號講，天線是很長的導線。高頻信號從饋點流向天線端點以及從端點反射回來所用的時間，足以引起天線各部分電壓、電流的幅度和相位產生很大的差別，致使天線的長度、結構以及饋電點的位置不同，呈現的阻抗也不同。如中心饋電的偶極振子，當每臂長度為四分一波長時，呈現約50至75歐的純電阻，容易做到與饋電電纜及發信機直接匹配。

當條件限制，無法將天線的長度修整到適當數值時，一般應在天線電路中附加電感電容等電抗元件抵消天線本身呈現的電抗，有時還需要加阻抗變壓器將天線阻抗變換到發信電路的要求值，這些附加元件構成的設備叫“天線調諧器”或“天線匹配器”。

前后比：

指最大輻射方向（前向）電平與其相反方向（后向）電平之比。前后比越大，天線的后向輻射（或接收）越小。前后比F/B的計算十分簡單——F/B =10Lg{（前向功率密度）/（ 后向功率密度）}

頻帶寬度：

是當工作頻率變化時，天線的有關電參數不應超出規定的范圍。天線的電參數都與頻率有關，電參數都是針對某一工作頻率設計的，當工作頻率偏離設計頻率時，往往要引起天線參數的變化。

有效長度：

是衡量天線輻射能力的又一個重要指標。

天線的有效長度：

是在保持實際天線最大輻射方向上的場強值不變的條件下，假設天線上電流分布為均勻分布時天線的等效長度。有效長度越長，表明天線的輻射能力越強。

接收天線理論：

高頻電磁波在空中傳播，如遇著導體，就會發生感應作用，在導體內產生高頻電流，使我們可以用導線接收來自遠處的無線電信號。接收電磁波所用的導線，一般叫做“接收天線”。

有效接收面積：

是衡量一個天線接收無線電波能力的重要指標，可以定義為：當天線以最大接收方向對準來波方向進行接收時，接收天線傳送到匹配負載的平均功率為PLmax，并假定此功率是由一塊與來波方向相垂直的面積所截獲，則這個面積就稱為接收天線的有效接收面積。有效接收面積越大，天線接收無線電波的能力也就越強。

等效噪聲溫度：

是反映天線接收微弱信號性能的重要電參數。接收天線把從周圍空間接收到的噪聲功率送到接收機的過程類似于噪聲電阻把噪聲功率輸送給與其相連的電阻網絡。因此接收天線等效為一個溫度為Ta的電阻。Ta越高，天線送至接收機的噪聲越大，反之越小。

傳輸線：

是用以傳輸微波信息和能量的各種形式的傳輸系統的總稱，主要作用是引導電磁波沿一定方向傳輸，因此又稱為導波系統。其所引導的電磁波被稱為導行波。傳輸線也是一種導體，但是與天線不同，不希望電磁波在這里傳播時有輻射。所以，用金屬做成的傳輸線的結構，是盡量不輻射能量。以最常的同軸線纜為例，中間一根導線，外面還有一圈環形導線，電磁波就在這樣一個空間中傳播，而不會輻射出去。最常用的是TEM波（橫波）傳輸線，主要包括：雙行平等線，同軸線，帶狀線，微帶線等。

RFID天線的制造工藝：

主要包括線圈繞制法、蝕刻法和印刷法，根據天線種類的不同各有差異。

1、線圈繞制法

用線圈繞制法制作RFID標簽天線時，要在一個繞制工具上繞制標簽線圈并進行固定，要求天線線圈的匝數較多，線圈既可以是圓形環的，也可以是矩形環的。這種方法一般用于頻率范圍在125至134KHz的RFID標簽。用這種加工方式制作天線的缺點很明顯，主要可以概括為成本高、生產效率較低、加工后產品的一致性不夠好等等。

2、蝕刻法

蝕刻法常用銅或鋁來制作天線，這種方式在生產工藝上與撓性印制電路板的蝕刻工藝接近。蝕刻法可以運用于大量制造13.56MHz、UHF頻寬的電子標簽，它具有線路精細、電阻率低、耐候性好、信號穩定等優點。不過這種方式的缺點也很明顯，如制作程序繁瑣、產能低下等。

3、印刷法

印刷天線是直接用導電油墨在絕緣基板(或薄膜)上印刷導電線路，形成天線的電路。主要的印刷方法已從只用絲網印刷擴展到膠印、柔性版印刷、凹印等制作方法。印刷法適合用于大量制作13.56MHz和RFID超高頻頻段的電子標簽。其特點是生產速度快，但由于導電油墨形成的電路的電阻較大，它的應用范圍受到一定的局限。由于印刷天線技術的進步，使得RFID標簽的成本有效降低，推動了RFID的應用普及。

若在一個倉儲管理項目中，RFID天線的成本在總體成本中占比還不足1%。但如果為了一味降低成本或其他原因導致選型失誤，選用性能欠佳的RFID天線，在布局RFID天線的過程中就會容易出現讀取不穩定、漏讀、串讀、讀取失敗等問題。在這種情況下，不但成本不會降低，反而會增加好幾倍。因此，在RFID系統部署時，選擇合適的RFID天線尤為重要。

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審核編輯 黃宇