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与RFID相关的电磁场理论

与RFID相关的电磁场理论

发布日期:2020-03-31 09:25:11 作者:Ling 点击:17007

RFID相关的电磁场理论
    了解电磁传播规律有助于更好地理解和应用射频识别系统。民
1. 天线场的概念
    射频标签和读写器通过各自的天线构建起两者之间的非接触信息传输通道,这种空间信息传输通道的性能完全由天线周围的场区特性决定,是电磁传播的基本规律。射频信号加载到天线之后,在紧邻天线的空间中,除了辐射场之外,还有一个非辐射场。该场与距离的高次幂成反比,随着离开天线的距离增大迅速减小。在这个区域,由于电抗场占优势,因而将此区域称为电抗近场区,它的外界约为一个波长。超过电抗近场区就到了辐射场区,按照与天线距离的远近,又把辐射场区分为辐射近场区和辐射远场区。因而,根据观测点距离天线的距离的不同,天线周围的场呈现出的性质也不同。通常,可以根据观测点与天线的距离将天线周围的场划分为三个区域。
1)无功近场区
   无功近场区又称为电抗近场区,是天线辐射场中紧邻天线口径的一个近场区域。在该区域中,电抗性储能场占支配地位,该区域的界限通常取为距天线口径表面入/2元处。从物理概念上讲,无功近场区是一个储能场,其中的电场与磁场的转换类似于变压器中的电场、磁场之间的转换。如果在无功近场区附近还有其他金属物体,这些物体将会以类似电容、电感耦合的方式影响储能场,因而也可将这些金属物看作组合天线(原天线与这些金属物组成的新天线)的一部分。在该区域中,束缚于天线的电磁场未曾做功(只是进行相互转换), 因而将该区域称为无功近场区。
2)辐射近场区
   超过电抗近场区就到了辐射场区,辐射场区的电磁场已经脱离了天线的束缚,并作为电磁波进入空间。按照与天线距离的远近,又把辐射场区分为辐射近场区和辐射远场区。在辐射近场区中,辐射场占优势,并且辐射场的角度分布与距离天线口径的距离有关。对于通常的天线,此区域也称为菲涅尔区。由于大型天线的远场测试距离很难满足,因而研究该区域中场的角度分布对大型天线的测试非常重要。

3)辐射远场区
   辐射远场区即通常所说的远场区,又称为夫朗荷费区。在该区域中,辐射场的角分布与距离无关。严格地讲,只有离天线无穷远处才能到达天线的远场区。在某个距离上,辐射场的角度分布与无穷远时的角度分布误差在允许的范围内时,即把该点至无穷远的区域称为天线远场区。
2. 天线的方向性图
    天线的方向性图是指该辐射区域中辐射场的角度分布,因而远场区是天线辐射场区中最重要的一个。公认的辐射近场区与远场区的分界距离R为
                                                                                                  R=2D²/
式中,D为天线直径;入为天线波长,D>>入。
     对于天线而言,当天线的最大尺寸L小于波长入时,天线周围只存在无功近场区与辐射远场区,没有辐射近场区。无功近场区的外界约为入/2元,超过了这个距离,辐射场就占主要优势。通常将满足L/入<<1的天线称为小天线。

    对标签和射频识别系统而言,由于对标签尺寸的限制,以及读写器天线应用时的尺寸限制,绝大多数情况下,采用L/入<<1或L/入<1的天线结构模式,因而天线的无功近场区和远场的距离可以根据波长进行估算。
     对于给定的工作频率,无功近场区的外界基本上由波长决定,辐射远场区的内界应满足大于无功近场区外界的条件。当天线尺寸(D或L)与波长可比或大于波长时,其辐射近场的区域大致在无功近场区外界与辐射远场区内界之间。
     有关天线场区的划分,一方面表示了天线周围场的分布特点,即辐射场中的能量以电磁波的形式向外传播,无功近场中的射频能量以磁场、电场的形式相互转换并不向外传播;另一方面表示了天线周围场强的分布情况,距离天线越近,场强越强。

本文网址:http://www.hysrfid.com/article/yuRFIDxiangguandediancichanglilun.html

关键词: RFIDRFID电磁场理论与RFID相关的电磁场理论

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