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在HFSS里应该没有直接看线极化类型的参量，要判断线极化是水平极化还是垂直极化,应该要看电场辐射方向图，利用辐射最强的方向来判断。 判断是否为RFID阅读器天线天线，要看电场矢量的旋转方向～圆极化天线可分为右旋圆极化和左旋圆极化。左旋和右旋圆极化是正交的，相互垂直的两个线极化也是正交的。天线与电磁波极化方向一致时(极化匹配)能达到最大能量传输，而正交时无能量传输。 在HFSS里，可以利用轴比参量是否小于3dB来判断，一般来说，theta与phi设置成辐射最强的方向的角度。通常所说的圆极化天线，并非各个方向的轴比都小于3dB的，而是在辐射角度范围内满足轴比小于3dB。 RFID阅读器天线增益要求应该看具体要求，一般应该在6-8dB左右，而且RFID阅读器天线大多要求圆极化天线
极化是描述电磁波场强矢量空间指向的一个辐射特性，当没有特别说明时， 通常以电场矢量的空间指向作为电磁波的极化方向，而且是指在该天线的最 大辐射方向上的电场矢量来说的。 电场矢量在空间的取向在任何时间都保持不变的电磁波叫直线极化波，有时 以地面作参考，将电场矢量方向与地面平行的波叫水平极化波，与地面垂直 的波叫垂直极化波。由于水平极化波和入射面垂直，故又称正交极化波;垂 直极化波的电场矢量与入射平面平行，称之平行极化波。电场矢量和传播方 向构成平面叫极化平面。 电场矢量在空间的取向有的时候并不固定，电场失量端点描绘的轨迹是圆， 称圆极化波;若轨迹是椭圆，称之为椭圆极化波，椭圆极化波和圆极化波都有旋相性。 不论圆极化波或椭圆极化波，都可由两个互相垂直线性极化波合成。若大小 相等合成圆极化波，不相等则合成椭圆极化波。天线可能会在非预定的极化 上辐射不需要的能量。这种不需要的能量称为交叉极化辐射分量。对线极化 天线而言，交叉极化和预定的极化方向垂直。对于圆极化天线，交叉极化 与预订极化的旋向相反。所以交叉极化称正交极化。
线极化用Ludwig-3X，Ludwig-3Y看，哪个大就是哪个方向的极化;当然也可以根据表面电流的分布来判断 圆极化就直接比较左旋和右旋的增益
读写器天线和标签天线的类型，完全取决于实际的应用考量，没有特定的标准，一般来讲,商业用UHF的标签天线都会设计成线极化的天线，这主要是从成本以及实际需要的尺寸进行考量的,尽管理论上来讲，圆极化的标签天线更有优势，但目前阶段，UHF的推广很大程度受到标签价格的影响，这一方面自然跟芯片的成本有关，但芯片的成本是不会在短期内得到明显改善的，所以天线方面就需要压缩成本，圆极化的天 1/7页 线在蚀刻时使用的导电油墨或银浆比线极化的多，因此成本会高些，所以优先考虑线极化的天线，另一方面，目前市售的标签芯片大部分只支持单射频输出的模式，也就是说，如果使用圆极化标签天线，需要芯片本身就有两个RF输出管脚，这无疑又会增加芯片成本，当然目前市场上也有圆极化的标签天线，但成本和尺寸都无法得到广泛应用，象UPM的FROG天线，尺寸近乎于一个正方形，在很多对标签尺寸要求严格的情况下很难推广，还有一个看似简单但其实很多人不明白的现象:我们经常看到市场上的UHF INLAY都是长条形的，比较窄，而且效果一般都不错，其实仔细观察会发现，不管哪家的这种标签，其尺寸都会限制在一个范围，这个范围并不是由天线的有效电长度决定的，更不是标签能达到最佳效果的尺寸，而之所以这样做，是因为目前EPC GEN2标准的标签，其建立之初就是为了满足商品物流的应用的，而很多产品的包装识别之前都在用条码纸，也就是普通LABEL，但现在为了推广RFID的应用，需要在这个LABEL的背面加上一个INLAY来存储商品信息，而这个增加不能改变之前一直延用的LABEL纸的标准，于是我们发现，很多INLAY的尺寸其实都是限制在LABEL纸的宽度范围内的。当然其他尺寸不一的各种INLAY则可以用来做其他非商业约束的应用，同样道理，读写器天线的极化完全就是在适应标签，因为标签天线绝大部分都是线极化的，而在一些多标签场合中，标签的实际摆放方向并不一定是统一的，所以为了能够适应标签的这种不确定性，读写器天线最好是做成圆极化的，这样就可以不用去考虑标签的实际摆放，但距离同时会比同等条件下线极化的读写器天线在标签位置最佳时读到的距离近，当然，如果在应用中，标签摆放方向是一致的，或者说距离比较近，最好是静止物体及对识别时间和速度没有限制，这种情况下读写器天线也可以做成线极化，依然可以满足要求。所以标签和读写器天线的选择需要跟实际的应用对应，当然，如果你一点都不想考量这种影响，而且也没有实际应用的限制，那你完全可以把两个天线都做成圆极化的，效果会更好，但是要注意左旋右旋的问题以及当读写器是双天线配置时的天线摆放要求，总体看来，始终没有一劳永逸的事情，凡事还是需要费点功夫，呵呵。
1. 电磁波产生的基本原理 按照麦克斯韦电磁场理论，变化的电场在其周围空间要产生变化的磁场，而变化的磁场又要产生变化的电场。这样，变化的电场和变化的磁场之间相互依赖，相互激发，交替产生，并以一定速度由近及远地在空间传播出去。 周期性变化的磁场激发周期性变化的电场，周期性变化的电场激发周期性变化的磁场。 电磁波不同于机械波，它的传播不需要依赖任何弹性介质，它只靠“变化电场产生变化磁场，变化磁场产生变化电场”的机理来传播。 当电磁波频率较低时，主要籍由有形的导电体才能传递;当频率逐渐提高时，电磁波就会外溢到导体之外，不需要介质也能向外传递能量，这就是一种辐射。在低频的电振荡中，磁电之间的相互变化比较缓慢，其能量几乎全部反回原电路而没有能量辐射出去。然而，在高频率的电振荡中，磁电互变甚快，能量不可能反回原振荡电路，于是电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去。 根据以上的理论，每一段流过高频电流的导线都会有电磁辐射。有的导线用作传输，就不希望有太多的电磁辐射损耗能量;有的导线用作天线，就希望能尽可能地将能量转化 2/7页 为电磁波发射出去。于是就有了传输线和天线。无论是天线还是传输线，都是电磁波理论或麦克斯韦方程在不同情况下的应用。 对于传输线，这种导线的结构应该能传递电磁能量，而不会向外辐射;对于天线，这种导线的结构应该能尽可能将电磁能量传递出去。不同形状、尺寸的导线在发射和接收某一频率的无线电信号时，效率相差很多，因此要取得理想的通信效果，必须采用适当的天线才行～ 研究什么样结构的导线能够实现高效的发射和接收，也就形成了天线这门学问。 高频电磁波在空中传播，如遇着导体，就会发生感应作用，在导体内产生高频电流，使我们可以用导线接收来自远处的无线电信号。 2. 天线 在无线通信系统中，需要将来自发射机的导波能量转变为无线电波，或者将无线电波转换为导波能量，用来辐射和接收无线电波的装置称为天线。发射机所产生的已调制的高频电流能量(或导波能量)经馈线传输到发射天线，通过天线将转换为某种极化的电磁波能量，并向所需方向出去。到达接收点后，接收天线将来自空间特定方向的某种极化的电磁波能量又转换为已调制的高频电流能量，经馈线输送到接收机输入端。 综上所述，天线应有以下功能: 1) 天线应能将导波能量尽可能多地转变为电磁波能量。这首先要求天线是一个良好的电磁开放系统，其次要求天线与发射机或接收机匹配。 2) 天线应使电磁波尽可能集中于确定的方向上，或对确定方向的来波最大限度的接受，即方向具有方向性。 3) 天线应能发射或接收规定极化的电磁波，即天线有适当的极化。 4) 天线应有足够的工作频带。 这四点是天线最基本的功能，据此可定义若干参数作为设计和评价天线的依据。 把天线和发射机或接收机连接起来的系统称为馈线系统。馈线的形式随频率的不同而分为又导线传输线、同轴线传输线、波导或微带线等。所以，所谓馈线，实际上就是传输线。 2.1. 天线的电参数 天线的基本功能就是能量转换和定向辐射，所谓天线的电参数，就是能定量表征其能量转换和定向辐射能力的量。 2.1.1. 天线的方向性 衡量天线将能量向所需方向辐射的能力。 2.1.1.1. 主瓣宽度: 3/7页 主瓣宽度是衡量天线的最大辐射区域的程度的物理量。越宽越好。 2.1.1.2. 旁瓣电平: 旁瓣电平是指离主瓣最近且电平最高的第一旁瓣的电平。实际上，旁瓣区是不需要辐射的区域，所以其电平越低越好。 (天线辐射的主瓣旁瓣类似方波信号的频谱图) 2.1.1.3. 前后比: 前后比指最大辐射方向(前向)电平与其相反方向(后向)电平之比。前后比越大，天线的后向辐射(或接收)越小。前后比F / B 的计算十分简单--- F / B = 10 Lg {(前向功率密度) /( 后向功率密度)} 2.1.1.4. 方向系数: 在离天线某一距离处，天线在最大辐射方向上的辐射功率流密度与相同辐射功率的理想无方向性天线在同一距离处的辐射功率流密度之比。这是方向性中最重要的指标，能精确比较不同天线的方向性，表示了天线集束能量的电参数。 2.1.2. 天线效率 天线效率定义为天线辐射功率与输入功率之比。 常用天线的辐射电阻R来试题天线辐射功率的能力。天线的辐射电阻是一个虚拟的量，定义如下:设有一电阻R，当通过它的电流等于天线上的最大电流时，其损耗的功率就等于其辐射功率。显然，辐射电阻的高低是衡量天线辐射能力的一个重要指标，即辐射电阻越大，说明天线的辐射能力越强。 2.1.3. 增益系数 增益系数是综合衡量天线能量转换和方向特性的参数，它的定义为:方向系数与天线效率的乘积，记为:
D为方向系数， 为天线效率。 可见，天线方向系数和越高，则增益系数也就越高。 物理意义:天线的增益系数描述了天线与理想的无方向性天线相比在最大辐射方向上将输出功率放大的倍数。也可以这样通俗地理解，为定向天线与理想全向天线(其辐射在各方向均等)在一定的距离上的某点处产生一定大小的信号之比。 例:如果用理想的无方向性点源作为发射天线，需要100W的输入功率，而用增益为 G = 13 dB = 20的某定向天线作为发射天线时，输入功率只需 100 / 20 = 5W . 换言之，某天线的增益，就其最大辐射方向上的辐射效果来说，与无方向性的理想点源相比，把输入功率放大的倍数。 4/7页 2.1.4. 极化方向 极化特性是指天线在最大辐射方向上电场矢量的方向随时间变化的规律。 极化方向，就是天线电场的方向。天线的极化方式有线极化方式有线极化(水平极化和垂直极化)和圆极化(左旋极化和右旋极化)等方式。 如何理解线极化,首先想象那幅经典的电磁波传播图，电场在一个平面以正弦波传播，磁场在电场的正交平面也以正弦波传播，我们从起点沿着传播方向去看电场，看到的就是一段短线，这种极化就是线极化。那么线极化的方向如何确定呢,当高频电流通过天线时，会在天线上产生高频电压，形成高频电场，这个电场方向一般与天线的走向一致，即线极化的极化方向是与天线的走向一致的。如果天线是水平方向架设的导线，产生的电场也是水平方向的，叫它“水平极化”天线;如果天线是垂直于地面架设的导线，产生的电场也是垂直方向的，叫它“垂直极化”天线。(通常直线导线结构的天线为线极化) 如何理解圆极化呢,同样是那幅经典的电磁波传播图，不过此时的电场大小始终不变，但是方向围绕着x轴不变旋转变化，但在任何一个平面上的投影都是一个正弦波，有点类似我们对信号的处理中辐度不变，但相位在不断变化。此时，从原点向传播方向去看电场，看到的就是一个圆，这种极化就是圆极化。当然，向左旋转就是左旋极化，向右旋转就是右旋极化。(通常螺旋结构的天线为圆极化) 只有收信天线的极化方向与所接收电磁波的极化方向一致才能感应出最大的信号来。根据这原理，我们可以推断出以下结论。 对于线极化，当收信天线的极化方向与线极化方向一致(电场方向)时，感应出的信号最大(电磁波在极化方向上投影最大);随着收信天线的极化方向与线极化方向偏离越来越多时，感应出的信号越小(投影不断减小);当收信天线的极化方向与线极化方向正交(磁场方向)时，感应出的信号为零(投影为零)。线极化方式对天线的方向要求较高。当然在实际条件下，电磁波传播途中遇到反射折射，会引起极化方向偏转，有时一个信号既可以被水平天线接收，也可以被垂直天线接收，但无论如何，天线的极化方向常常是需要考虑的重要问题。 对于圆极化，无论收信天线的极化方向如何，感应出的信号都是相同的，不会有什么差别(电磁波在任何方向上的投影都是一样的)。所以，采用圆极化方式，使得系统对天线的方位(这里的方位是天线的方位，和前面所提到的方向系统的方位是不同的)敏感性降低。因而，大多数场合都采用了圆极化方式。 打个形象的比喻，线极化类似弯曲在地面上爬行的蛇，圆极化类似蛇绕在木棍上绕行。再打个比喻，你拿一根绳子，上下摆，绳子传递的波就是线极化形式的;不断地画圆，传递的波就是圆极化的。 5/7页 |
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