RFID标签天线

2026年3月22日RFID内部指南 290

简介

RFID标签天线设计有其独特用途，其设计实际上可以揭示标签本身的一些信息。以下是你通常可以通过查看RFID标签学到的一些内容：

它的频率：你可以发现标签是低频、高频还是超高频，然后大致了解标签的读取范围。
如果标签是远场标签，并且具备额外的近场功能。
如果是UHF偶极天线——所用偶极天线类型：胖天线、曲风天线或尖载天线。

频率

一般来说，如果你知道该看什么，只要检查标签就能很容易检测到标签的工作频率。这是因为标签天线设计与标签与RFID读卡器/天线通信方式之间的相关性会揭示频率。以下是三种主要频率类型概述，包括每种频率及其典型天线设计的信息：

低频（LF）

频率：125 – 135 kHz——一般为124 kHz、125 kHz或135 kHz

阅读范围：在理想条件下，触达深度可达45.7厘米（18英寸）

耦合技术：感应耦合——读卡器天线产生磁场以激活标签天线中的电流

天线设计：通常为圆形卷绕标签天线

高频（HF）

频率：13.553 – 13.567 MHz – 一般为13.56 MHz

阅读范围：理想条件下触地深度约为1.5米（5英尺）

耦合技术：感应耦合——读卡器天线产生磁场以激活标签天线中的电流

天线设计：通常为矩形或圆形，小型标签天线

超高频（UHF）

频率：400 – 1000 MHz – 一般为860 – 960 MHz

阅读距离：理想条件下可达35米（115英尺）

耦合技术：背散射耦合——读卡器天线产生射频能量以激活RFID标签，标签调制信息并将剩余能量反射回读卡器天线。

天线设计： 通常采用偶极形标签天线

近场能力： 如果中间有一个小的环形天线，通常具备近场能力。

UHF结构与材料

大多数UHF标签天线采用偶极子结构设计。这意味着它们通常外观细长，工作原理类似磁铁。这种相似之处在于它们有两个“开口”端或极点，能量可以积聚，从而允许电流流向集成电路（IC）或芯片。

市场上最知名且结构不像典型偶极天线的RFID标签，类似于SMARTRAC青蛙和Alien Spider。这些标签呈方形，以最好地展示其全向特性，有时被称为“双偶极”标签。在我们的文章《双偶极UHF RFID标签》中，了解更多关于双偶极子RFID标签的信息。

标签天线由金属线或金属板制成，以提供足够的导体以传输射频能量。然后，根据标签的类型，会使用PET、塑料、纸张和聚酯等其他材料来作为标签天线的底座。

需了解的术语

交流电——一种有时会改变方向的电流，通常每秒发生50到60次。

直流电——一种持续单向流动的电流。

电阻——特定材料抵抗电子流动的特性。发生在交流和直流电路中。

电感——电导体通过电流变化产生电动势的特性。

电容——身体储存电荷的能力。

共振——当电感和电容相互抵消时所形成的状态。

电抗——特定材料在交流电路中抵抗电子流动变化的特性。以下是两种不同类型的电抗：

感应电抗——以磁场形式储存能量的能力。以下是方程：

ω（角频率）= 2πF

X_L= 2πFL = ωL

电容电抗——以电场形式储存能量的能力。以下是方程：

ω（角频率）= 2πF

X_C= 1 ÷ （2πFC） = 1 ÷ （ωC）

阻抗——电阻和电抗的结合。

UHF偶极天线长度

UHF偶极天线的长度是有效分类该类型偶极子的一种方式。存在三种常见的偶极长度：半偶极、修正半偶极和短偶极。为了区分两者，首先必须找到通常与UHF RFID标签相关的波长：

半偶极天线——半偶极天线的长度等于波长的一半。使用UHF标签时，半偶极天体的典型尺寸约为16.4厘米（164毫米），或16至17厘米之间。这些标签通常不用于RFID应用，因为标签过长且容易存在电阻问题。

改良半偶极天线——改良半偶极天线的长度通常约为9.2厘米（92毫米）。这个长度很方便，因为大多数打印机标签大约是10.6厘米（106.2毫米），标签可以轻松贴上或放入标签上。由于长度短于半波偶极天线具有负电抗，因此需要对多种改进措施以使这种较短的天线正常工作。这些标签天线也被称为“偶极天线”或“谐振天线”。

短偶极天线——通常波长为十分之一大小的偶极天线称为短偶极天线。这些卫星比半偶极子小得多，由于体积大，需要经过大量改造才能发挥良好作用。

偶极子类型

由于改良半偶极子的尺寸小于典型UHF波长的一半，具有负电感，必须加装额外电容以平衡;或者，可以加入电感，使共振频率降低到更低。改造这些天线通常通过以下一两种方式进行：

脂肪——“胖”偶极子，也称为“宽带”偶极子，其特点是标签面上金属含量最大。通过蚀刻或银墨印刷增加标签上的金属含量。通过加厚线材，电感降低，金属表面增加会产生较大的电容。由于这些标签含有大量金属，通常最适合用于玻璃、木材和塑料等高介电表面。

蜿蜒曲折—— 大多数人会将曲纹与UHFRFID标签联系起来，即使他们不知道曲纹为何会出现在标签上。曲折是线来回折叠时常见的产物，形成线沿线形成的峰谷。这些曲折实际上是在延长线材本身，却没有增加标签的长度。这意味着半波长偶极子线长（16.4+ 厘米）是可能的，同时仍能安装在典型印刷标签上（10.2厘米）。曲折降低了共振，使标签以理想频率共振。