UHF頻段的反向散射RFID系統是根據電磁波的反向散射原理工作的,無論是無源標籤還是有源標籤,標籤中存貯數據的讀取過程都是依靠標籤天線將接收到的電磁波進行反向散射調製來完成。
因此,探討反向散射燈ID的電磁場理論基礎是對研究閱讀器和標籤之間的能量和數據傳輸非常必要的,下面從標籤天線的輻射、接收和散射等三方面來探討反向散射RFID技術的電磁場理論基礎,並建模仿真兩種實際套用的標籤結構來驗證標籤的性能主要決定因素。
標籤天線的輻射與接收
UHF頻段的反向散射即ID系統是一個典型的無線通信系統。對於標籤來說,它既要有效地接收閱讀器發射來電磁波,又要有效地向閱讀器反射回電磁波。而電磁波的發射和接收需要通過標籤的天線來完成。標籤天線主要有偶極子天線、摺疊偶極子天線、變形折合天線等。所以我們有必要首先以電流元的輻射發射特性來深入研究天線的發射和接收,然後分析天線的各項電參數,這些是進一步研究UHF頻段標籤天線原理的必要基礎。
根據天線的結構形式,一般將其分為兩大類。一類是由導線或金屬棒構成的天線,稱為線狀天線或線天線;另一類則是類似聲學或光學設備;由金屬圓面或介質圓面構成的天線,稱為面狀天線或面天線。在RFD標籤天線中主要採用線天線。
然而無論是線天線或面天線,都可以分割為無限多個基本元,在這些基本元上載有交變高頻電流或磁流。在每一個基本元上的電磁流的振幅、相位和方向均假設是相同的。這樣一具體天線則由這些基本元按一定的結構形式拼接而成。當然,各個元上的電磁流的振幅、尺寸以及方向可能是不相同的具體的分布形式由天線的幾何形狀尺寸以及激勵條件所決定。根據基本元的輻射特性,可按電磁場的疊加原理得出各類天線的輻射特性。
基本元的類型可以分為三類。一類是電流元,元上載有交變電流,又稱之為電基本振子;第二類為磁流元,又稱為磁基本振子,元上載有交變磁流;根據電磁場對偶性原理,磁基本振子的輻射場可從電基本振子的輻射場對應得出;第三類為面基本元,依據等效原理可將面元上的磁場與電場分別用等效電流元和等效磁流元來代替,這樣可以用電基本振子和磁基本振子的結果而得出面元的輻射