RFIDアンテナの設計の要点と一般的な手順

電子タグアンテナの設計目標は、タグチップの内外に最大のエネルギーを伝送することであり、アンテナとタグチップの整合だけでなく、アンテナと自由空間との整合も慎重に設計する必要がある。 動作周波数がマイクロ波帯まで増加すると、アンテナと電子タグチップ間のマッチングの問題がさらに深刻になります。 長い間、電子タグ アンテナの開発は 50 または 75 の入力インピーダンスに基づいて行われてきました。RFID アプリケーションでは、チップの入力インピーダンスは任意の値になる可能性があり、動作状態で正確にテストすることは困難です。 。 正確なパラメータがないと、アンテナの設計が困難になります。 最高を達成する。

RFIDアンテナの設計の要点と一般的な手順

電子タグアンテナの設計は、対応する小型サイズ要件、低コスト要件、マーキング対象物の形状と物理的特性、電子タグとラベル対象物の間の距離、ラベル対象物の誘電率など、他の多くの困難にも直面します。 電子タグアンテナの特性に影響を与える表面の反射要件、放射モードに対する局所構造の影響要件などは、すべて電子タグの設計が直面する問題である。

RFIDリーダーアンテナの設計

短距離 RFID システム (10cm 未満の 13.56MHz の識別システムなど) の場合、アンテナは通常、リーダーと統合されています。 長距離 RFID システム (3 メートルを超える UHF 周波数帯域の識別システムなど) では、アンテナとリーダーが分離されることがよくあります。 構造になっており、リーダーとアンテナはインピーダンス整合された同軸ケーブルを介して接続されています。 リーダーの構造、設置および使用環境の多様性、小型化または超小型化に向けたリーダー製品の開発により、リーダーのアンテナの設計は新たな課題に直面しています。

リーダーのアンテナ設計には、薄型、小型化、およびマルチバンド カバレッジが必要です。 分離型リーダーの場合は、アンテナアレイの設計、小型化による低効率・低利得なども課題となります。これらは現在、国内外で共通の関心事となっている研究テーマです。 現在、リーダーに適用されるスマートビームスキャンアンテナアレイの研究を開始しています。 リーダーはスマート アンテナを使用して、システムが特定の処理順序に従ってアンテナ カバレッジ エリア内の電子タグを認識できるようにし、システムのカバレッジを拡大し、リーダーが読み書きできるようにすることができます。 空間検知機能を使用して、ターゲットの方位、速度、方向の情報を特定します。

RFIDアンテナの設計手順

RFID電子タグアンテナの性能はチップの複素インピーダンスに大きく依存します。 複素インピーダンスは周波数とともに変化するため、アンテナのサイズと動作周波数によって、達成可能な最大ゲインと帯域幅が制限されます。 最高のタグのパフォーマンスを得るには、設計要件を満たすために設計時に妥協する必要があります。 アンテナの設計段階では、電子タグの読み取り範囲を注意深く監視する必要があります。 タグの構成が変化したり、異なる材質や異なる周波数のアンテナの性能が最適化される場合、通常は、設計で許容される偏差を満たすために調整可能なアンテナ設計が使用されます。

RFID アンテナを設計するときは、まずアプリケーションのタイプを選択し、電子タグ アンテナに必要なパラメータを決定します。 次に、電子タグアンテナのパラメータに従ってアンテナに使用される材料を決定し、電子タグアンテナの構造とパッケージング後のインピーダンスを決定する。 最終的に使用する最適化方法では、パッケージ化されたインピーダンスとアンテナを一致させ、アンテナが技術指標を満たすようにアンテナの他のパラメータを包括的にシミュレートし、ネットワーク アナライザーを使用してさまざまな指標を検出します。

多くのアンテナが存在する複雑な環境のため、RFID アンテナの解析方法も非常に複雑です。 アンテナは通常、電磁モデルとシミュレーション ツールによって解析されます。 アンテナの代表的な電磁モデル解析手法には、有限要素法 FEM、モーメント法 MOM、時間領域差分法 FDTD などがあります。シミュレーション ツールはアンテナの設計にとって非常に重要です。 これは高速かつ効果的なアンテナ設計ツールであり、現在のアンテナ技術でますます使用されています。 一般的なアンテナ設計方法は、最初にアンテナをモデル化し、次にモデルをシミュレートし、アンテナの状態を監視することです。シミュレーションでアンテナ範囲、アンテナ ゲイン、アンテナ インピーダンスを調整し、最適化手法を使用して設計をさらに調整し、最後に要件を満たすまでアンテナを処理して測定します。