1 引言
射频识别是一种采用射频技术的非接触式自动识别技术，具有传输速度快、防碰撞、大批量读取、运动读取等优点，因此，RFID技术在物流与供应链管理、生产管理与控制、防伪与安全控制、交通管理与控制等领域具有重的应用潜力。目前，射频识别技术的工作频段包括低频、高频、超高频和微波段，其中高频和超高频应用最为广泛。
2 RFID技术原理
RFID该系统主要由读写器组成(target)、应答器(RFID标签)由后台计算机组成，其中读写器由控制单元、高频通信模块和天线组成，主要由集成电路芯片和外部天线组成，通常包括射频前端、逻辑控制、存储器等电路。根据供电原理，标签可分为有源标签(acTIve)标签，半有源(semiacTIve)标签和无源(passive)无源标签因成本低、体积小而受到青睐。
RFID系统的基本工作原理是：标签进入读写器发射频场后，通过升压电路将天线获得的感应电流作为芯片电源，通过射频前端电路将带信息的感应电流转换为数字信号进入逻辑控制电路进行处理。需要回复的信息从标签存储器发送，通过逻辑控制电路发送回射频前端电路，最后通过天线发送回读写器。
3 RFID系统中的天线
从RFID技术原则上，RFID标签性能的关键在于RFID标签天线的特点和性能。天线在标签和读写器数据通信过程中起着关键作用。一方面，标签芯片启动电路需要在读写器产生的电磁场中获得足够的能量；另一方面，天线决定了标签和读写器之间的通信通道和通信方式。因此，对天线特别是标签内部天线的研究成为重点。
3.1 RFID系统天线的类别
按RFID根据标签芯片的供电方式，RFID标签天线可分为有源天线和无源天线。有源天线的性能要求低于无源天线，但其性能受电池寿命的影响很大：无源天线可以克服有源天线受电池限制的天线的性能要求很高。目前，RFID天线的研究重点是无源天线。从RFID系统工作频段分，LF、HF段f如6.78MHz、13.56MHz)I作的RFID在感应场区域(如稳场)中完成电磁能量的传输，又称感应耦合系统；在UHF段(如915MHz、2400Mttz)Z在远场区域(辐射场)中完成电磁能量传输，又称微波辐射系统。由于两个系统的能量产生和传输方式不同，相应的RFID标签天线和前端有自己的特殊性，因此标签天线分为近场感应线圈天线和远场辐射天线。感应耦合系统采用由多匝电感线圈组成的近场感应线圈天线，电感线圈及其并联电容形成并联谐振电路，耦合最大射频能量；微波辐射系统使用的远场辐射天线主要是偶极子天线和间隙天线。远场辐射天线通常是谐振的，通常是半波长。天线的形状和大小决定了它能捕捉到的频率范围等性能，频率越高，天线越敏感，占用面积越小。工作频率应天线相比，远场辐射天线的辐射效率更高。
3.2 RFID标签天线的设计要求
RFID标签天线的设计要求主要包括：天线物理尺寸足够小，能够满足标签小型化的需要；全方位或半球覆盖方向；高增益，能为标签芯片提供最大信号；阻抗匹配良好，标签天线极化与读写器信号匹配；顽固性和低成本。在选择天线时，主要考虑：天线类型、天线阻抗、应用于物品RF性能，当标签物周围有其他物品时RF性能。
4 RFID标签天线的类别和研究现状
标签天线主要分为线圈型、偶极子型、缝隙型(含微带贴片)三类。线圈天线是将金属线缠绕成平面或将金属线缠绕在磁心上；偶极子天线由两条厚度相同、长度相同的直线组成。信号从中间的两个端点给人。天线的长度决定频率范围；间隙天线由金属表面切割的凹槽组成，其中微带贴片天线由末端带矩形的电路板组成，矩形的长度和宽度决定频率范围。
识别距离小于1m中低频近距离应用系统RFID天线一般采用工艺简单、成本低的线圈天线；1I高频或微波频段的远距离应用系统需要偶极子和缝隙天线。
4.1 线圈型天线
当标签线圈天线进入读写器产生的交替磁场时，标签天线与读写器天线的相互作用与变压器相似。两个线圈相当于变压器的主线圈和次线圈。
标签与读写器双向通信使用的载波频率是当要求标签天线圈形状小，即面积小，需要一定的工作距离时，RFID标签与读写器询问的天线圈之间的互感量（显然不能满足实际需要，可以将导磁率高的铁氧体材料插入标签天线圈，以增加互感量，从而补偿线圈横截面小的问题”。目前，线圈天线的实现技术已经非常成熟，广泛应用于身份识别、商品标签等RFID但在系统中，频率高、信息量大、工作距离和方向不确定RFID在应用场合，线圈天线很难实现相应的性能指标。
4.2 偶极子天线
偶极子天线具有辐射能力好、结构简单、效率高的优点，可设计成全方位通信RFID广泛应用于系统RFID标签天线的设计，特别是在远距离RFID系统中。
915MHz半波偶极子。研究表明，端接、倾斜、折叠何参数，端接、倾斜、折叠的偶极子天线可以获得所需的输入阻抗，具有增益高、频率覆盖宽、噪声低的优点，性能优异，尺寸远小于传统的半波偶极子天线。如果配合铜焊电终端和不平衡变压器，增益、阻抗匹配和带宽也可以最大限度地提高。已知增加天线的弯曲次数有助于在不降低天线效率的情况下降低天线尺寸。那么，如何在有限的空问下进行呢？“弯折”，“弯折”标签天线的谐振频率和输入阻抗和输入阻抗有什么影响？怎样“弯折”的RF效率最高?
我们知道。具有分形结构的物体一般具有比例自相似性和空间填充性的特点。应用于天线设计，可实现天线多频段特性和尺寸缩减特性。国内外对分形天线进行了大量研究，证明分形天线具有良好的尺寸缩减特性，可以大大提高有限空间内的天线效率网络。
使用半波振子的不同位置和维度Hilbert用矩量法对分形变换Hilbert模拟标签天线可以获得不同分形维数和阶数的谐振频率和输入阻抗的模拟结果，分析结果中的天线增益和效率，判断哪个维度和阶数最符合实际标签天线的设计要求，进一步制作实体天线并进行测试RF识别距离，这是一种常用的研究方法。
4.3 间隙型天线(包括微带贴片)
间隙天线具有轮廓低、重量轻、加工简单、易于与物体共形、批量生产、电气性能多样化、宽带有源设备和电路集成为统一部件的特点，适合大规模生产，可简化整机生产调试，大大降低成本。
微带贴片天线由粘贴在金属底板介质基板上的辐射贴片导体组成。根据天线的辐射特性，可以设计各种形状的贴片导体。一般用于频率高于100MHz低轮廓结构通常由放置在接地平面上的薄层电介质（称为基板）表面的矩形或方形金属贴片组成。可采用光刻工艺制造，成本低，易于大规模生产。
弯曲天线有助于降低标签天线的物理尺寸，满足标签小型化的设计要求。弯曲的概念也可用于缝隙天线。事实上，弯曲缝隙天线适用于高频微波段RFID标签，能有效降低天线尺寸，性能优异。市场前景广阔。研究方法类似于弯曲偶极子天线，利用矩量法研究间隙弯曲的次数、高度、位置、宽度和间隙天线平板尺寸对矩形天线谐振特性的影响。
弯曲缝隙天线，平板尺寸为LxW，缝隙的弯曲宽度和高度分别为s和h，这些参数的变化对间隙天线的谐振特性、反射系数、天线效率等有影响。
可根据实际需要设计基于弯曲参数对缝隙天线性能的影响UHF用于射频识别标签的缝隙天线制作特定的物理天线。可以预测，弯曲缝隙天线将是UHF标签天线设计领域的发展方向比较乐观。
5 RFID标签天线的热点问题
在RFID在标签天线设计中，除了减少物理尺寸问题外，进一步提高小型天线带宽和增益特性，扩大其实际应用范围，分析小型天线交叉极化特性，明确极化纯度也是一个重要的研究方向，此外，覆盖复合天线设计、多标签天线优化分布技术、读写器智能波束扫描天线阵技术、模拟软件和平台的设计，标签天线和附着介质匹配技术、一致性抗干扰和安全可靠性技术都值得继续研究。
其中，电影天线技术是近期研究的热点问题。RFID技术应用领域的不断扩大使RFID标签对小型化、轻量化、多功能、低功耗、低成本的要求也在不断提高目前RFID标签仍采用片外独立天线，其优点是天线Q(质量因素)价值高，制造方便，成本适中。缺点是体积大，易断裂，不能胜任防伪或以生物标签的形式植入动物。如果天线可以集成在没有任何外部设备的标签芯片上，它将使整个标签更小，更容易使用，这导致了对天线技术的研究。
将天线集成到电影中，不仅简化了原有的标签制作工艺，降低了成本，而且提高了可靠性。天线作为能量接收器和信号传感器，决定了整个系统的性能，其基本起点是利用法拉第电磁感应原理。将磁场能量的外部变化转化为片上的电源电压作为整个芯片的工作电源，并使用电磁场变化引起的片上电流或电压的变化来识别接收信号。信号通过改变自身输出阻抗引起的外部磁场变化传输到接收端。到目前为止，在标准中CMOS硅基集成螺旋电感仍然是工艺上实现的片上天线的主要结构。
除了RFID标签内部设计，如RFID智能平台(smarttable)对天线等领域的研究也越来越受到重视。