天线是一种转能器。发射时,它把发射机的高频电流转化为空间电磁波;接收时,它又把从空间截获的电磁波转换为高频电流送入接收机。对于PCB设计一个应用于射频识别系统中的小功率、短距离无线收发设备,天线电路板设计是其中的重要部分。良好的天线系统可以使通信距离达到最佳状态。天线的种类很多,不同的应用需要不同的天线。在小功率、短距离的RFID系统中,需要一个通信可靠、价格低廉的天线系统,PCB天线是比较常用的一种。
PCB设计的RFID阅读器使用的射频芯片是RI-R6C-001A。由于该芯片要求的天线阻抗为50 Ω,工作于13,56 MHz,因此在PCB设计中,采用PCB环型天线。PCB环型天线是电小环天线的一种。
所谓电小环天线,一般定义为。其中:l为天线的最大几何尺寸;λ为工作波长。
PCB环型天线的PCB设计:
天线主要是用于200mW的低功率阅读器,适合于所选的射频芯片。制作PCB环型天线的几何尺寸,在计算中用到的物理参数有以下4个:环型天线宽度(m);环型天线长度(m);环型导体厚度(m);环型导体宽度(m)。
对于PCB环型天线,导线厚度就是TOP层上铜走线的厚度。在计算天线的参数时,矩形天线可以简化为一个正方形等效电路模型,而二维平面的环型导体可以等效为圆形截面的导线。
在静电学上,等效圆导线半径表示该半径下的圆导线所具有的电容与截面是非圆形导体所具有的电容相等。