基于多阻带滤波器的RFID标签研究与设计(5)
为了讨论天线的辐射特性，首先假设其是理想偶极子天线，理想偶极子是指电尺寸小到满足dl<< 的、辐射均匀的电流，其中 、 、r和dl如图2.2.1所示。理想偶极子所产生的电场强度和磁场强度分别为[13]：
当 1，即r 时，式（2.2.4）和（2.2.5）可以简化为：
由上式可以看出，在这个距离电场强度以 衰减，磁场强度以 衰减，此时的坡印廷矢量 为虚数，其能量不能辐射到外空间，只能在天线表面附近以电磁能量交换的方式存在，其工作原理与变压器的工作原理相同，近场以感应场为主，近场中的辐射能量远小于感应场能量，因此近场区也称为无功近场区或电抗近场区。一般而言，工作距离较近高频(HF)13.56MHz和低频(LF)125kHz的RFID，其能量主要通过这种电感耦合方式得到。
当 1， 时为远场，又称辐射远场区或夫朗费荷区，式（2.2.4）和（2.2.5）可以简化为：
（2.2.8）
（2.2.9）
由上式可以看出，电场和磁场的相位相同而且相互正交，坡印廷矢量 为实数，这说明在远场下，电磁场通过电磁波向外辐射能量。在超高频(UHF)860MHz~930MHz和2.45GHz、5.8GHz的RFID系统中，阅读器就是主要通过这一方式将能量传递给标签的。
在无功近场区和辐射远场区之间是辐射近场区，该区域的电磁场己经开始脱离了天线的束缚，并作为电磁波进入空间。在辐射近场区中辐射场占优势，与辐射远场区不同，其角度分布与距离有关。
通常认为辐射近场区与远场区的分界距离为R为：
(2.2.10)
其中，D为天线直径， 为天线波长， 。
对于天线而言，满足天线的最大尺寸L小于波长 时，天线周围只存在无功近场区和辐射远场区，没有辐射近场区。无功近场区的外界约为 ，超过了这个距离，辐射场就占主要地位。满足 的天线一般称为小天线。
对于RFID系统和电子标签而言，一般情况下，由于电子标签尺寸的限制，以及读写器天线应用时尺寸限制，绝大多数情况下，采用 或 的大线结构模式。天线的无功近场区和远场区的距离可以根据波长进行估算。
2.2.2 数据传输原理
在RFID系统中，阅读器与标签之间的通信是通过天线利用电磁波来实现的。有关天线场区的划分，一方面表明了天线周围场的分布特点，即在辐射场中能量以电磁波的形式向外传播，而在无功近场中，能量以电场、磁场的形式相互转换，并不向外传播;另一方面则表明天线周围场强的分布情况，距离天线越近，场强越强。因此，阅读器与标签之间的数据交换方式也就相应划分为负载调制和反向散射调制两种方式。
2.2.2.1 负载调制
通常而言，近距离RFID系统大多是通过准静态场耦合来实现的。正如前面所提到的，此时阅读器与标签之间的能量交换方式类似于变压器模型，即负载调制方式。这一方式实际是通过改变标签天线上负载电阻的接通和断开，使得阅读器天线上的电压发生改变，从而实现近距离标签对天线电压进行振幅调制。这种调制方式广泛应用于125kHz与13.56MHz的RFID系统中。
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