方案讨论：基于U2270B的射频识别系统的天线设计

近年来，自动识别方法在服务领域、货物销售、后勤分配、商业、生产企业和材料流通等领域得到了快速的发展，而其中的射频识别技术更是发展迅速，已逐步成为一个独立的跨学科的专业领域，主要包括高频技术、半导体技术、电磁兼容技术、数据安全保密技术、电信和制造技术等。天线作为射频识别系统设计的关键器件直接影响着系统的性能。

1射频识别系统的原理

射频识别系统(RFID)一般由阅读器(PCD)和应答器(PICC)两部分组成。一台典型的阅读器包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及与应答器连接的耦合元件[1]。应答器是射频识别系统真正的数据载体。通常，应答器由耦合元件以及微电子芯片组成。应答器没有自己独立的供电电源，只是在阅读器的响应范围之内，接收来自阅读器的射频电源。应答器工作所需的能量，如同时钟脉冲和数据一样，是通过耦合单元非接触传输而获得的[2]，因此，实现耦合的元件——天线，在本系统中具有关键作用。天线的设计直接关系到系统的通信距离和数据传输的可靠性。下面主要以射频基站芯片U2270B为例，讨论射频识别系统的天线设计。

在RFID系统中有两个LC电路：由基站线圈和连接电容组成的LRCR电路以及由应答器线圈和连接电容组成的LTCT电路。在单线圈系统中，要求两个LC电路调谐在相同的谐振频率上。如果基站和应答器的谐振频率不匹配，零调制就会产生，从而降低系统的性能。在系统设计成型后，天线的电感是固定的，因此要改变LC电路的谐振频率，只有调节回路中的电容量。

阅读器基站天线是由电感、电容和电阻组成的串联谐振电路，如图1所示。其特性用谐振频率fo和Q因子表示[3]。fo是RFID系统的工作频率，由天线的电感和电容共同决定，可以由式(1)来计算：

一般设计采用阅读器工作在单一频率的模式，对U2270B而言，可以取，fo=125 kHz。Q因子(QR)与天线的带宽B和谐振频率fo的关系为B=fo/QR。高QR值会得到较高的阅读器天线电压，从而可增加传输到应答器的能量。