天線是一種轉(zhuǎn)能器。發(fā)射時,它把發(fā)射機的高頻電流轉(zhuǎn)化為空間電磁波;接收時,它又把從空間截獲的電磁波轉(zhuǎn)換為高頻電流送入接收機。對于PCB設(shè)計一個應(yīng)用于射頻識別系統(tǒng)中的小功率、短距離無線收發(fā)設(shè)備,天線電路板設(shè)計是其中的重要部分。良好的天線系統(tǒng)可以使通信距離達到最佳狀態(tài)。天線的種類很多,不同的應(yīng)用需要不同的天線。在小功率、短距離的RFID系統(tǒng)中,需要一個通信可靠、價格低廉的天線系統(tǒng),PCB天線是比較常用的一種。
PCB設(shè)計的RFID閱讀器使用的射頻芯片是RI-R6C-001A。由于該芯片要求的天線阻抗為50 Ω,工作于13,56 MHz,因此在PCB設(shè)計中,采用PCB環(huán)型天線。PCB環(huán)型天線是電小環(huán)天線的一種。
所謂電小環(huán)天線,一般定義為。其中:l為天線的最大幾何尺寸;λ為工作波長。
PCB環(huán)型天線的PCB設(shè)計:
天線主要是用于200mW的低功率閱讀器,適合于所選的射頻芯片。制作PCB環(huán)型天線的幾何尺寸,在計算中用到的物理參數(shù)有以下4個:環(huán)型天線寬度(m);環(huán)型天線長度(m);環(huán)型導(dǎo)體厚度(m);環(huán)型導(dǎo)體寬度(m)。
對于PCB環(huán)型天線,導(dǎo)線厚度就是TOP層上銅走線的厚度。在計算天線的參數(shù)時,矩形天線可以簡化為一個正方形等效電路模型,而二維平面的環(huán)型導(dǎo)體可以等效為圓形截面的導(dǎo)線。
在靜電學(xué)上,等效圓導(dǎo)線半徑表示該半徑下的圓導(dǎo)線所具有的電容與截面是非圓形導(dǎo)體所具有的電容相等。